Pierwszenstwo: 28.1V.1964 Czechoslowacja Opublikowano: 6.II.1967 52965 KI. _-M-dV^ ' MKP F 02 b 53joO UKD Wspóltwórcy wynalazku: inz. Karel Venygr, inz. Otto Kraic Wlasciciel patentu: Ustav pro vyzkum motorovych vozidel, Praga (Czechoslowacja) Maszyna z tlokiem obrotowym, zwlaszcza silnik spalinowy Przedmiotem wynalazku jest maszyna z tlokiem obrotowym, zwlaszcza silnik spalinowy.Dotychczas znane sa maszyny z tlokiem obroto¬ wym, w których wskutek wzajemnego obrotu jed¬ nego z dwóch elementów podstawowych, to jest tloka i obudowy powstaja pomiedzy tymi elemen¬ tami komory robocze o zmieniajacej sie stale po¬ jemnosci.Jest uzasadnione teoretycznie, ze w tego rodzaju maszynach stosuje sie dwulukowa obudowe i obra¬ cajacy sie wewnatrz niej za posrednictwem prze¬ kladni planetarnej trójlukowy tlok, jako najprostsze i celowe rozwiazanie konstrukcyjne czterotakto- wych silników spalinowych z tlokiem obrotowym.Tego rodzaju rozwiazania sa znane z kinema¬ tycznego polaczenia predkosci katowych tloka i walu mimosrodowego w stosunku 1 : 3, uzyska¬ nych w znany sposób za pomoca przekladni zeba¬ tej z przelozeniem 2:3.Maszyny te sa reprezentowane przede wszystkim przez dwa znane typy o podobnej wartosci kine¬ matycznej, przy czym jedno rozwiazanie stanowi hipotrochoidalny tlok, osadzony w nieruchomej obudowie, posiadajacej ksztalt zewnetrznej ob¬ wiedni, natomiast drugie rozwiazanie ma postac osadzonego w nieruchomej obudowie epitrochoi- dalngo tloka, majacego ksztalt wewnetrznej ob¬ wiedni. W pierwszym rozwiazaniu stale miejsce styku uszczelnienia znajduja sie nie tylko po¬ miedzy obrzezami hipotrochoidalnego tloka i ob- 10 20 25 30 wiednia obudowy, lecz takze w zasiegu obudowy, w miejscach o najmniejszej odleglosci od osi geo¬ metrycznej. W drugim natomiast rozwiazaniu stale miejsca styku uszczelnienia znajduja sie pomiedzy obrzezami tloka i epitrochoidalna obudowa, wzdluz jej calego obwodu.Ze znanych dotychczas rozwiazan wynika, ze ki¬ nematyczna zasada, polegajaca na konstruowaniu tloka hipotrochoidalnego, obracajacego sie w obu¬ dowie, wzdluz jego dokladnej obwiedni, moze zna¬ lezc praktyczne zastosowanie tylko w sprezarce z tlokiem obrotowym lub w silniku dwutaktowym lecz nigdy w czterotaktowym silniku spalinowym.Przy stosowaniu bowiem tloka hipotrochoidalne¬ go bez elementów uszczelniajacych lub z elemen¬ tami uszczelniajacymi, umieszczonymi w gniazdach obudowy, wystepuje wieksza lub mniejsza ilosc miejsc styku, tworzacych podzial komór roboczych, nie nadajacy sie do czterotaktowego cyklu pracy.Celem wynalazku jest skonstruowanie nie tylko czterotaktowego silnika spalinowego z tlokiem obrotowym, lecz takze osiagniecie korzysci wyni¬ kajacych z zastosowania tloka hipotrochoidalnego.Cel ten osiaga sie zgodnie z wynalazkiem przez poszerzenie i przysklepienie elementów uszczelnia¬ jacych na obrzezach hipotrochoidalnego tloka w polaczeniu ze znanymi komorami spalania oraz przez zmiane konstrukcji tych komór, zwlaszcza na obwodzie tloka.Przez przysklepienie elementów uszczelniajacych 5296552965 uzyskuje sie oprócz stale zmiennego styku obrze¬ zy tloka hipotrochoidalnego i obudowy, wykona¬ nej w ksztalcie obwiedni nie tylko lepsze stabili¬ zowanie i mniejsze zuzycie elementów uszczelnia¬ jacych od strony stykajacych sie ze soba plasz¬ czyzn lecz takze mniejsze zuzycie samej obudo¬ wy. Na polaczeniu komór spalania powstaja wów¬ czas trzy uszczelnione komory robocze, które umo¬ zliwiaja uzyskanie podwyzszonego cisnienia spre¬ zania i lepszego procesu spalania, oraz osiagniecie polepszonej wymiany gazu pomiedzy urzadzeniami sterujacymi. Dzieki tym zaletom uzyskuje sie rów¬ niez lepszy styk tloka z gniazdami obudowy. Umo¬ zliwia to z kolei zastosowanie hipotrochoidalnego tloka, osadzonego w nieruchomej obudowie, ma¬ jacej ksztalt obwiedni.Te korzysci i zalety maja nie tylko zasadniczy wplyw na sprawnosc, lecz takze na trwalosc czte- rotaktowego silnika spalinowego z tlokiem obro¬ towym.Wynalazek jest blizej wyjasniony na zalaczonym rysunku, przedstawiajacym silnik spalinowy, wy¬ posazony w trójdzielny tlok 1, obracajacy sie w obudowie 2 nie tylko wokól osi geometrycznej 3, lecz takze poruszajacy sie po okregu 4, przy czym srodek 5 tego okregu pokrywa sie z osia obudo¬ wy, a jego promien jest równy mimosrodowemu przestawieniu 6 obu polodii 7 i 8 tak, ze w przy¬ padku kiedy wieksza polodia 7 jest nieruchoma, a miejsza polodia 8 obraca sie w wiekszej, mo¬ zliwe jest nadanie tlokowi hipotrochoidalnego ksztaltu dzieki ruchowi punktu 9 polaczonego trwale z mniejsza polodia 8.Jezeli wieksza polodia 7 obraca sie na mniejszej, nieruchomej polodii 8, a hipotrochoidalny tlok 1 polaczony jest trwale z wieksza polodia 7, to wów¬ czas powstaje dzieki planetarnemu ruchowi obwiednia 10. Obwiednia 10 poszczególnych po¬ lozen tloka, przedstawianych na rysunku w po¬ staci krzywych rózni sie zasadniczo od trajektorii obrzeza 11 tloka, uwidocznionej na rysunku w postaci linii przerywanej, stanowiacej dokladna epitrochoide 12.Bóznica obu krzywych wynika z zasad geo¬ metrii, przy czym obwiednia 10 poszczególnych polozen tloka nie moze sie nigdy zbiec z trajekto¬ ria obrzeza 11 tloka, poniewaz normalna obwiednia 10, która musi przejsc w kazdym polozeniu tloka przez jego chwilowy, punkt obrotu, musialaby zbiec sie z normalna tloka we wszystkich jego po¬ lozeniach. Z rysunku wynika, ze normalne te zbie¬ gaja sie ze soba w wyjatkowych przypadkach w tych miejscach, w których obrzeza tloka znajduja sie w obu polozeniach symetrycznych I i II W rozwiazaniu konstrukcyjnym wedlug wyna¬ lazku obie polodie 7 i 8 majace promienie w sto¬ sunku jak 3:2, zastapione sa przez przekladnie, której promien kola podzialowego odpowiada pro¬ mieniom polodii 7 i 8.W celu umozliwienia uzyskania dokladnej ob¬ wiedni obudowy za pomoca trójdzielnego tloka hipotrochoidalnego, oraz w celu utworzenia w obu¬ dowie uszczelnionych wzajemnie komór roboczych 13, 14 i 15, silnik spalinowy wedlug wynalazku jest wyposazony we wsuniete w obrzeza tloka listwy uszczelniajace 16, ograniczone na swych wystajacych na zewnatrz koncach przez krzywa hipotrochoidalna, która odpowiada czesci hipotro- choidy okreslajacej obrzeza tloka oraz znajduje 5 sie w stalym styku z obwiednia 10 obudowy.W celu zachowania warunków geometrycznych kazda listwa uszczelniajaca 16, ulozyskowana w obrzezu tloka wykonana jest w postaci poszerzo¬ nego hipotrochoidalnego sklepienia, zaopatrzonego io w dwa boczne zebra prowadzace 17, osadzone pro¬ mieniowo przesuwnie w rowkach 18 obrzezy tlo¬ ka. W ten sposób uzyskuje sie lekka dobrze osa¬ dzona konstrukcje listw uszczelniajacych silnika spalinowego, majaca nie tylko dobra statecznosc, 15 lecz takze stale przesklepiona górna plaszczyzne uszczelnienia, znajdujaca sie w styku z obudowa, oraz elementy styku to jest listwe uszczelniajaca i obudowe o równomiernym ich zuzyciu, umozli¬ wiajacym zabezpieczenie zwiekszonej trwalosci ca- 20 lego silnika z tlokiem obrotowym.Przesklepienie listwy uszczelniajacej moze byc równiez zastapione przez inne rozwiazanie, na przyklad przez zastosowanie listwy uszczelniaja¬ cej o mniejszej, optymalnej szerokosci kosztem 25 zwiekszenia przekroju poprzecznego rowka, jednak pod warunkiem, ze ograniczenie sklepienia ma ksztalt hipotrochoidy.Do polaczenia komór roboczych 14 w wierzchol¬ ku uszczelnienia, na obudowie obrzezy hipotro- 30 choidalnych tloka znajduja sie znane komory spalania 19, które sa tak umieszczone, ze dlugosc obwodowa 20 pelnej czesci pomiedzy krawedzia tloka a wylotem komór spalania 19 stanowi oko¬ lo 1/4 do 1/3 calej wielkosci hipotro- 35 choid lub dlugosci boku tloka. Tak prze¬ dluzona dlugosc obwodowa 20 hipotrochoidal¬ nego konca tloka ma przy wiekszej ilosci miejsc styku przede wszystkim wplyw na zwiekszenie sprezania, oraz oddziela kanal wylotowy 21 od 40 kanalu wlotowego 22 do pelnego zakonczenia wy¬ dechu gazu. Silniki z tlokami obrotowymi, wypo¬ sazone w epitrochoidalna obudowe i majace mala ilosc miejsc styku posiadaja natomiast zmniejszone do maksimum cisnienie sprezania. Z uwagi jednak 45 na to, ze w silnikach tych wystepuje czesciej pola¬ czenie kanalów sterujacych, przeto silniki te maja mniejsza sprawnosc, dajaca sie stwierdzic szcze¬ gólnie przy czesciowych obciazeniach.Umieszczenie kanalu wlotowego i wylotowego naprzeciwko linii gniazd umozliwia uzyskanie czterotaktowego cyklu, odpowiadajacego pracy sprezarki z tlokiem obrotowym i z podwójnymi kanalami. Róznica pomiedzy prostym a podwój¬ nym wykonaniem kanalów sterujacych wynika z czterotaktowego i dwutaktowego cyklu pracy.W sprezarce, pracujacej dwutaktowo konieczne jest wykonanie podwójnych kanalów sterujacych, a w silniku spalinowym pracujacym czterotaktowo eo stosuje sie pojedyncze kanaly sterujace.Rozwiazanie konstrukcyjne wedlug wynalazku umozliwia w polaczeniu ze znanym urzadzeniem zaplonowym lub urzadzeniem wtryskowym 23 uzyskanie w kazdej komorze roboczej czterotakto- 65 wego cyklu pracy oraz pozwala na praktyczne wy- 50 55$2965 5 konanie czterotaktowego silnika z tlokiem obroto¬ wym o wlasnym lub obcym zaplonie. PL