PL52141B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest silnik spalinowy z wirujacym tlokiem tworzacym we¬ wnatrz cylindra komory robocze o zmiennej po¬ jemnosci zlozony przynajmniej z dwóch czesci, z których jedna stanowi sprezarka, a druga wlasci¬ wy silnik wyposazony w zespól komór spalania osadzonych obrotowo w korpusie silnika i nape¬ dzanych z jego walu glównego w ten sposób, ze w trakcie obrotu komory nastepuje otwieranie i za¬ mykanie kanalów laczacych ja z komorami robo¬ czymi sprezarki i wlasciwego silnika.Znane jest stosowanie w silnikach spalinowych polaczonych z cylindrem komór spalania, do któ¬ rych w trakcie sprezania wtlaczane jest powietrze lub mieszanka paliwowa, a w takcie pracy naste¬ puje wstepne spalanie paliwa. Wskutek tego w ko¬ morze powstaje wysokie cisnienie, zas niespalone czastki paliwa przeplywaja z duzymi predkosciami do cylindra, powodujac zawirowanie powietrza i wymieszanie z nim resiztek paliwa oraz jego calko¬ wite dopalenie sie.Podobne jest dzialanie komór powietrznych, umieszczonych w j£owicy, do których w takcie sprezania wtlaczane jest powietrze, zas paliwo wtryskiwane w takcie roboczym do gardzieli, lacza¬ cej komore z cylindrem — miesza sie z wyplywa¬ jacym z duza predkoscia powietrzem ulegajac szyb¬ kiemu i calkowitemu spaleniu.Zasadnicza wada znanych komór spalania i ko¬ mór powietrznych jest to, ze stanowia one w cy- 2 lindrze objetosc szkodliwa, bowiem po takcie wy¬ dechu pozostaje w nich pewna czesc spalin, przy czym w celu ich usuniecia i uzyskania wiekszej sprawnosci silnika stosuje sie przedmuchiwanie 5 mieszanka lub powietrzem. W tym celu silniki z tymi komorami maja rozrzad asymetryczny za¬ pewniajacy wczesniejsze otwarcie kanalu wloto¬ wego oraz pózniejsze otwarcie kanalu wylotowe¬ go w cylindrze silnika. Powoduje to jednak straty io cieplne i paliwowe, wplywajac na obnizenie sprawnosci silnika.Powyzsze wady usuwa silnik spalinowy z wiru¬ jacym Itlokiem wedlug wynalazku zlozony korzy¬ stnie z dwóch czesci, z których jedna stanowi spre- 15 zarka, a druga wlasciwy silnik i wyposazony w ze¬ spól komór spalania osadzonych obrotowo w kor¬ pusie i napedzanych z walu glównego w ten spo* sób, ze w czasie obrotu komór nastepuje samoczyn¬ ny rozrzad przez zamykanie i otwieranie kanalów 20 laczacych komory spalania z komorami roboczymi sprezarki i silnika. W komorach spalania nastepuje przy tym kolejne sprezanie powietrza lub mieszan¬ ki paliwowej, spalanie (przez zaplon lub wtrysk paliwa) rozprezenie przez polaczenie komory z cy- 25 lindrem silnika i przeplukanie jej powietrzem do¬ starczanym przez dmuchawe. Dzieki takiemu roz¬ rzadowi uzyskuje sie mozliwosc calkowitego odcie¬ cia komory spalania od cylindra silnika, a przez to wyeliminowanie w nim przestrzeni szkodliwych 30 i calkowite usuniecie spalin, a równoczesnie moz- 5214152141 liwosc przedmuchania komór spalania powietrzem doprowadzonym zi dmuchawy. Natomiast dzieki obrotowemu osadzeniu komór spalania uzyskuje sie mozliwosc uzyskania rozrzadu przez otwieranie i izamykanie kanalów laczacych ja ze sprezarka lub silnikiem obrzezem scianek komory, eliminujac sto¬ sowanie do tego celu zaworów, a ponadto mozliwe jest umieszczenie w obrotowym korpusie zespolu komór, których praca odbywa sie wskutek tego co pewna ilosc cyklów pracy silnika pozwalajac na dowolna regulacje ich chlodzenia.Wynalazek jest przykladowo wyjasniony na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia jeden z rodza¬ jów silnika z wirujacym tlokiem o przekroju ko¬ lowym wyposazonego w zespól osadzonych obroto¬ wo komór spalania w widoku z boku po zdjeciu pokrywy z czesciowym przekrojem przez kanaly doprowadzajace, fig. 2 — ten sam silnik zlozony z dwóch czesci: i sprezarki i wlasciwego silnika w przekroju wzdluz linii CC na fig. 1, fig. 3 — ze¬ spól komór spalania w przekroju poprzecznym wzdluz linii AA na fig. 4, fig. 4 — ten sam zespól w przekroju podluznym wzdluz linii BB na fig. 3, fig. 5a do 8a — schematyczne przekroje przedsta¬ wiajace kolejne polozenia zespolu komór i odpo¬ wiadajace im polozenia wirnika czesci silnikowej, a fig. 5b do 8b odpowiednie polozenie zespolu komorowego i wirnika czesci sprezarkowej, fig. 9 — przykladowe rozwiazanie konstrukcyjne silnika wirnikowego wyposazonego w dwa obrotowe zespoly czterokornorowe w widoku z boku po zdje¬ ciu pokrywy z czesciowymi przekrojami, a fig. 10 — ten sam silnik wzdluz linii DD na fig. 9.W dalszym opisie przedstawiono wynalazek na przykladzie znanej konstrukcji cylindra i tloka, przy czym opisany silnik zlozony jest z dwóch podobnych czesci, z których jedna stanowi spre¬ zarke I, a druga wlasciwy silnik II, a ponadto wy¬ posazony w zespól obrotowych komór spalania oraz w znany lub specjalnie dopasowany zespól wtryskowy lub gaznikowy oraz uklad uszczelnia¬ jacy, smarujacy i chlodzacy. Jest rzecza oczywista, ze stanowiacy istotna czesc silnika wedlug wyna¬ lazku zespól obrotowych komór spalania moze byc stosowany równiez do kazdego innego typu silnika z wirujacym tlokiem, wyposazonego we wspólpra¬ cujaca z nim sprezarke.Kazda z czesci, a wiec sprezarka i wlasciwy sil¬ nik przedstawionego przykladowo na rysunku sil¬ nika spalinowego z wirujacym tlokiem sklada sie z nieruchomego cylindra, wirujacego pierscienio¬ wego tloka i zespolu rozrzadczego komór roboczych cylindra.Cylinder kazdej z tych czesci I i II sklada sie z pobocznicy 1 majacej w przekroju ksztalt kolowy oraz z pokryw czolowych 7a i 7b, w których jest obrotowo osadzony w lozyskach 8 wal glówny 3 silnika. Wal 3 ma wykrobienie w postaci tarczy 9, która po stronie nadcisnienia wytwarzanego w ko¬ morze roboczej jest zaopatrzona w sztywna korbe 10, a po stronie wytwarzanego w drugiej komorze roboczej podcisnienia — w elastyczny popychacz, zlozony rze 12 i z nasady 13 polaczonej z osadzonym na korbie 10 lozyskiem tocznym 14, a ponadto w rów¬ nowazaca dynamicznie te elementy przeciwwage lOa. Na zewnetrznym pierscieniu lozyska 14 jest obrotowo osadzony pierscieniowy tlok 2 silnika.Zespól rozrzadczy cylindra kazdej z obydwu cze- 5 sci I i II silnika sklada sie z osadzonej obrotowo na osi 4 i umieszczonej w pobocznicy 1 cylindra ha¬ kowej zasuwy, 5, poruszajacej sie szczelnie w wy¬ cieciu 6 i zaopatrzonej w sprezyne 18 dociskajaca jej koncówke robocza 19 do powierzchni pierscie- 10 niowego tloka 2. Wyciecie 6 jest przy tym z jednej strony polaczone z umieszczonym w jego dolnej czesci kanalem wlotowym 15 w pokrywie 7a, a z drugiej w umieszczonym w jego górnej czesci ka¬ nalem wylotowym 16 w pokrywie 7b. 15 Zespól obrotowych komór spalania silnika we¬ dlug wynalazku sklada sie z korpusu 20 majacego przykladowo postac walca wyposazonego przynaj¬ mniej w dwie walcowe komory spalania 21a i 21b i osadzonego obrotowo na osi 22 ulozyskowanej w 20 pokrywach bocznych 23a i 23b. Na wewnetrznych powierzchniach tych pokryw stykajacych sie szczelnie z powierzchnia czolowa korpusu 20 znaj¬ duje sie otwór 24a polaczony z kanalem wyloto¬ wym 16a sprezarki i otwór 24b polaczony z kana- 25 lem wlotowym 15b silnika. Ponadto w pokrywach 23a i 23b znajduje sie uklad otworów 26 polaczo« nych poprzez wspólny przewód 27 z obudowa 28 wirnikowej dmuchawy 29, osadzonej na wale glów¬ nym 3 silnika, oraz osadzone sa swiece 25 do zaplo- 30 nu mieszanki paliwowej lub wytryskiwacze pola¬ czone z pompa wtryskowa do wytry^uwania pa¬ liwa ( w przypadku pracy silnika z samoczynnym zaplonem).Korpus 20 zespolu obrotowych Komór spalania 35 jest korzystnie polaczony z walem 30 osadzonym w lozyskach 31 umieszczonych w pokrywach 23a, 23b i napedzanym za pomoca przekladni 32, 33 o przelozeniu 1 :2 z walu glównego 3 silnika. Ina¬ czej mówiac korpus 20 zespolu obrotowych komór 40 spalania obraca sie dwa razy wolniej od walu glównego 3 maszyny. W celu uzyskania szczelnosci rozrzadu komór spalania 21a i 21b sa one wyposa¬ zone na obrzezach w pierscienie uszczelniajace 34 dociskane za pomoca sprezystych elementów 35 do 45 sciany czolowej pokryw 23a i 23b.Dzialanie opisanego wyzej silnika wedlug wyna¬ lazku jest nastepujace.Obrót walu glównego 3 silnika powoduje wirowy ruch pierscieniowych tloków 2 w obydwu czesciach 50 I i II silnika, przy czym miedzy ich powierzchnia zewnetrzna i wewnetrzna powierzchnia pobocznicy 1 cylindrów tworza sie dwie komory robocze o zmiennej objetosci, 'Odgrodzone wzajemnie zasuwa 5. 55 Na fig. 5a do 8a i 5b do 8b przedstawiono sche¬ matycznie polozenia zespolu komór obrotowych oraz pierscieniowych tloków 2, czesci sprezarkowej I i silnikowej II silnika wedlug wynalazku odpo¬ wiadajace kolejnym polozeniom walu glównego 3 60 po obróceniu go o kat 90°.Na figurze 5a pierscieniowy tlok 2 sprezarki I jest przedstawiony w polozeniu odpowiadajacym górnemu martwemu punktowi. W czasie obrotu walu 3 w kierunku strzalki E i polaczonego z nim 65 wykorbienia nastepuje równoczesny ruch kolowy52141 6 postepowy osadzonego na lozysku 14 pierscienio¬ wego tloka 2 w kierunku strzalki A. W kazdym po¬ lozeniu tlok ten posiada przy tym tylko jeden punkt styku S ze scianka obwodowa 1 cylindra oraz znajduje sie nieprzerwanie w stanie zestyku z koncówka 19 hakowej koncówki 5. Wskutek tego miedzy ta zasuwa 5, a punktem styku S tworza sie obustronnie dwie komory robocze o zmiennej objetosci.W czasie obrotu walu 3 silnika o kat 90° z po¬ lozenia przedstawionego ria fig. 5a w polozenie przedstawione na fig. 6a, tworzy sie po prawej stronie zasuwy 5 komora robocza podcisnieniowa P, polaczona przez otwór wlotowy 15a z atmosfera lub z nieuwidocznionym na rysunku gaznikiem sil¬ nika. Przy czym w miare obrotu tloka 2 w kierun¬ ku strzalki E az do ponownego polozenia na fig. 5a nastepuje w wyniku zwiekszania sie objetosci tej komory P zasysanie przez otwór 15a powietrza z atmosfery. W czasie dalszego obrotu walu 3 w po¬ lozenia przedstawione w polozeniu na fig. 5a obje¬ tosc komory roboczej jest maksymalna, przy czym dalszy obrót walu i odpowiadajacy mu ruch tloka 2 powoduje nastepnie zmniejszanie jej objetosci, wskutek czego zawarte w nim powietrze podlega sprezeniu.W polozeniu przedstawionym na fig. 5a rozpoczy¬ na sie sprezanie powietrza w utworzonej obecnie komorze roboczej cisnieniowej C, a równoczesnie jego przetlaczanie przez kanal wylotowy 16a do jednej z komór 21a, której obrzeze pokrywa sie równoczesnie z obrzezem otworu 24a, stanowiacego czolowe zakonczenie kanalu 16a w pokrywie 23a obrotowego zespolu komór.W polozeniach przedstawionych na fig. 6a, 7a i 8a wskutek zmniejszania sie objetosci komory cisnie¬ niowej C, zawarte w niej powietrze jest przetla¬ czane przez kanal wylotowy 16a i otwór 24a do ko¬ mory 21a, przy czym przy ponownym polozeniu tloka odpowiadajacym fig. 5a przetlaczanie to jest zakonczone, wypelniona sprezonym powietrzem (lub ewentualnie sprezona mieszanka paliwowa) komora 21a (która przyjela polozenie komory 21b na fig. 5a) jest obustronnie zamknieta przez pokry¬ wy czolowe 23a i 23b zespolu komór spalania i usz¬ czelniona za pomoca pierscieni 34.W czasie obrotu walu 3 silnika powstaja wiec w sprezarce I równoczesnie dwie komory robocze, z których jedna kontaktujaca sie przez otwór wlo¬ towy 15a z atmosfera, lub polaczona z gaznikiem silnika jest zawsze komora podcisnieniowa P, a druga kontaktujaca sie przez otwór wylotowy 16a z komora spalania 21a lub 21b jest zawsze komora sprezania C. Wskutek tego pelny cykl ssania i tlo¬ czenia komory roboczej odpowiada dwom pelnym obrotom walu 3. Poniewaz jednak w trakcie tego cyklu pracuja równoczesnie obydwie komory — kazdemu obrotowi walu odpowiada jeden takt ssa¬ nia i jeden takt tloczenia sprezarki I.Na fig. 5b przedstawiajacej czesc silnikowa II i odpowiadajacej zakonczonemu cyklowi sprezania w komorze 21a — pierscieniowy tlok 2 znajduje sie w górnym martwym punkcie, przy czym komora 21a ze sprezonym powietrzem lub' mieszanka pa¬ liwowa znajduje sie w polozeniu stycznym wzgle¬ dem otworu 24b polaczonego przez kanal 15b z przestrzenia 6 silnika i nastepuje wtrysk paliwa do sprezonego powietrza lub zaplon mieszanki pali¬ wowej. W trakcie dalszego obrotu walu glównego 3 5 silnika (fig. 6b do 8b) oraz korpusu 20 zespolu ko¬ mór spalania komora 21a, w której odbywa sie pro¬ ces1 spalania paliwa, kontaktuje sie przez otwór 24b w pokrywie 23b i kanal wlotowy 15a z wne¬ trzem cylindra 1 czesci silnikowej II, do którego io przeplywaja palace sie gazy wywierajac rnimosro- dowy nacisk na pierscieniowy tlok 2 i powoduja jego obrót w kierunku strzalki A, a równoczesnie obrót walu glównego silnika w kierunku strzalki E. Kolejne polozenie czesci sil- 15 nikowej przedstawione na fig. 6b, Tb i 5b, 8b odpowiadaja wiec taktowi pracy silnika.Po obrocie tloka 2 o kat 360° w polozeniu, w któ¬ rym zajmuje on górny martwy punkt (a wiec po¬ nownie fig. 5b), a pojemnosc komory roboczej cy- 20 lindra ma wartosc maksymalna, nastepuje zam¬ kniecie komory 21a przez scianke 23b, zas przy dalszym ruchu walu glównego 3 silnika (odpowia¬ dajacym znów polozeniom na fig. 6b do 8b) tlok 2 wytlacza z cylindra 1 spaliny, które przez otwór 25 wylotowy 16b przeplywaja do rury wydechowej silnika.Równoczesnie w trakcie tego ruchu druga z ko¬ mór spalania 21b napelniona uprzednio przez spre¬ zarke sprezonym pwoietrzam lub mieszanka pa¬ liwowa kontaktuje sie przez otwór 24b i kanal 15b z drugostronna komora robocza cylindra 1 czesci silnikowej 2. Wskutek tego równoczesnie z wytlaczaniem spalin z lewej komory cylindra „ (takt wydechu) nastepuje takt pracy w jego pra- 35 wej komorze roboczej, który wystepuje wiec przy kazdym pelnym obrocie walu 31.Po zakonczonym takcie pracy i odcieciu komory spalania 21a od otworu 24b pokrywa sie ona w 40 trakcie swego dalszego ruchu obrotowego z otwo¬ rem 26 w pokrywie 23a zespolu, przez który wdmu¬ chiwane jest do niej doprowadzane przewodem 27 powietrze z dmuchawy 29. Wskutek tego w czasie odpowiadajacym obrotowi korpusu 20 o kat okolo 45 180° nastepuje przedmuchanie komór spalania 21a i 21b powietrzem oraz usuniecie pozostalosci spa¬ lin, takze ponowne sprezanie powietrza lub mie¬ szanki paliwowej rozpoczyna sie juz w przemytej komorze. 50 Poniewaz i w cylindrze 1 czesci silnikowej II, którego komory robocze zmniejszaja sie do zera, nastepuje równiez calkowite usuniecie spalin — silnik wedlug wynalazku pracuje bez jakichkol¬ wiek pozostalosci spalin w swych komorach robo- 55 czych.Silnik przedstawiony na fig. 9 i 10 rózni sie od wyzej opisanego, ze jego sprezarka I i czesc sil¬ nikowa II sa wyposazone w podwójny zespól roz¬ rzadu tloka 2 w postaci dwóch hakowych zasuw 5, 60 umieszczonych po jego obydwu stronach. Wskutek tego w kazdym zi cylindrów 1 sa utworzone cztery komory robocze, z których dwie sa podcisnienio¬ we (ssania), a dwie nadcisnieniowe (sprezania).Ponadto silnik ten jest wyposazony w dwa obro- 65 towe zespoly komór spalania, zas kazdy z tych ze-52141 7 spolów — w cztery komory spalania umieszczone symetrycznie wzgledem osi obrotu korpusu 20a i 20b, przy czym .stosunek predkosci obrotowej kor- 1. pusów 20a i,20b do predkosci obrotowej walu glów¬ nego silnika równy jest 1 :4. Dzieki temu jednemu 5 obrotowi walu glównego silnika odpowiadaja dwa takty sprezania sprezarki I, a równoczesnie dwa takty pracy po kazdej stronie pierscieniowego tlo¬ ka cylindra czesci silnikowej H, czyli sprezenie po¬ wietrza lub mieszanki paliwowej w jednej z ko- io mór spalania kazdego z zespolów, równoczesnie spalenie paliwa w drugiej z komór kazdego z ze¬ spolów. Pozostale dwie komory kazdego z zespolów podlegaja w tym czasie przedmuchowi powietrzem i chlodzeniu. W przypadku, gdy celowe jest bar- 15 dziej intensywne chlodzenie komór spalania, przez dluzszy czas mozna zastosowac odpowiednio wiek- 2. sza liczbe komór spalania, w kazdym z zespolów przy odpowiednio wiekszym przelozeniu przekladni napedowych. 20 W przykladowym rozwiazaniu konstrukcyjnym silnika przedstawionym na fig. 9 i 10 uwidocznio¬ no ponadto czolowe pierscienie uszczelniajace 36 tloków 2, elementy uszczelniajace 40 zasuw 5 oraz 25 zespól kanalów 37 ukladu chlodzaco-smarujacego doprowadzajacych ©lej z diieuwidocznionej na ry¬ sunku pompy olejowej do p*Hikt6w najwiekszego ± tarcia, zwlaszcza do koncówek zasuwy 5 i korby 10, a takze kanaly odplywowe 38 doprowadzajace olej 30 do miski olejowej 39. Ponadto w tym przyklado¬ wym rozwiazaniu silnika kazdy z zespolów obro¬ towych" komór spalinowych jest wyposazony w 5. dwie swiece 25, umieszczane z obu stron komór spalania 21a lub 21b i umozliwiajace latwiejszy za- 3s plon calej masy mieszanki paliwowej.Silnik wedlug wynalazku musi byc oczywiscie g wyposazony równiez w znany uklad zaplonowy, umozliwiajacy koordynacje punktów zaplonu w 40 stosunku do polozenia tloków siimflka, albo w przy¬ padku pracy w ukladzie saimcwaplonowym — w pompe wtryskowa i wtryskrwacze. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe Silnik spalinowy z wirujacym tlokiem tworza¬ cym wewnatrz cylindra komory robocze o zmiennej pojemnosci, wyposazony w umieszczo¬ ne poza cylindrem komory spalania i zlozony najkorzystniej ze sprezarki i wlasciwego silnika, znamienny tym, ze jest wyposazony w zespól komór spalania zlozony z osadzonego obrotowo i napedzanego z walu glównego korpusu (20), w którym znajduja sie przynajmniej dwie komory spalania (21a i 21b) oraz z pokryw czolowych (23a, 23b), w których znajduja sie kanaly (16a, 15b) polaczone z cylindrami sprezarki (I) i sil¬ nika (U) i kontaktujace sie przez otwory (24a, 24b) w wewnetrznych powierzchniach czolowych tych pokryw z komorami spalania (21a, 21b). Silnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze prze¬ lozenie przekladni <32, M) napedzajacej korpus (20) zespolu komór spalania z walu glównego <3) silnika jest równe liczbie komór spalania (21) w korpusie <20) zespolu. Silnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze po¬ krywy (23a i a3b zespolu obrotowych komór spalania sa zaopatrzone na powierzchniach we¬ wnetrznych w otwory (26) polaczone z jednej strony przez kamal <27) z dmuchawa powierzch¬ na-(28, 29) a z ^drugiej — rura wydechowa. Silnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jego pokrywy <2, 3a) oraz ewentualnie (23b) sa za¬ opatrzone w swiece itS) nakladu zaplonowego lub wtryskiwacae ukladu wtryskowego umiesz¬ czone w otworach (Mb) oraz ewentualnie <24a). Silnik wedlug zastrz. l, znamienny tym, ze obrzeza obrotowych komór spalania <2la i Bib) sa wyposazone w uszczelki {34) dociskane za po¬ moca elementów sprezystych (35) do wewne¬ trznej powierzchni czolowej pokryw Silnik wedlug zastrz. 1, zmwnlenity tym, ze kor¬ pus (30) jego zespolu obrotowych komór spala¬ nia ma najkorzystniej ksztalt walca, polaczonego z walem <3Q) z osadzonym w lozyskach <31) po¬ krywi23& i #3b) i jest zaopatrzony w cztery ko¬ mory spalania (Bi).KI. 46 a5, 10 52141 MKP F OibKI. 46 a5, 10 52141 MKP F 02 b 23a3435 lA Fig.9KI. 46 a5, 10 52141 MKP F 02 b Fig.7a Fig.8aKI. 46 a5, 10 52141 MKP F 02 b Fig.7b Rg.8bKI. 46 a5, 10 MKPP 02 tf 23a 20 40 7b PL