SK18382000A3 - Zariadenie a spôsob chodu motora so vstrekovaním pridaného stlačeného vzduchu - Google Patents

Description

Zariadenie a spôsob chodu motora so vstrekovaním pridaného stlačeného vzduchu

Oblasť techniky

Vynález sa týka pozemných vozidiel, ktoré majú motor na vstrekovanie pridaného stlačeného vzduchu z vysokotlakového zásobníka. Vynález navrhuje zariadenie a spôsob chodu motora so vstrekovaním pridaného stlačeného vzduchu, ktorý pracuje s využitím jedného alebo dvoch druhov energie, alebo troma spôsobmi napájania.

Doterajší stav techniky

Vo francúzskych dokumentoch 2319769 a 2416344 sú opísané motory s vnútorným cyklickým spaľovaním, ktoré majú samostatnú spaľovaciu komoru a oddelenú kompresnú a expanznú komoru. Voči bežným motorom je možné takéto motory v niektorých funkciách ďalej vylepšovať, ale problémom je veľmi krátka doba prevádzania a spaľovania pracovného média, čo znižuje požadovaný výkon motora.

Autor uverejnenej prihlášky WO 97/39232 opisuje motor s vnútorným cyklickým spaľovaním, ktorý má samostatnú spaľovaciu komoru konštantného objemu. Sacia a kompresná komora, spaľovacia komora a expanzná odvádzajúca komora tvoria pri tomto motore tri oddelené a celkom samostatné súčasti. Aby prišlo k predĺženiu doby spaľovania, je cyklus nasávania a kompresie v predstihu pred cyklom expanzie a odvádzania. Jednou z hlavných výhod tohoto spôsobu voči bežným motorom je predĺženie doby spaľovania zmesi v skutočne konštantnom objeme.

Naopak nevýhodou pri tomto type motora je nábeh tlaku do expanznej komory pri prevádzaní plynov medzi spaľovacou a expanznou komorou.

Na odstránenie tohoto problému je vo francúzskom dokumente 9713313 navrhnutý spôsob riadenia obehu piesta motora alebo kompresora, ktorý sa vyznačuje tým, že piest sa vo svojej hornej úvrati zastaví a na určitú dobu zostane stáť (v určitom väčšom uhlovom výseku jeho obehu) a tým sa docieli, aby sa za konštantného objemu prebehli cykly:

·· ···· ·· ·· ···· ·· • · ·· ···· ·· • ·· • ·· •· ·· ·

- zapálenie a spaľovanie pri bežných motoroch,

- vstrekovanie paliva pri zápalných (dieselových) motoroch,

- prevedenie stlačeného plynu a/alebo vzduchu pri motoroch so samostatnou spaľovacou a/alebo expanznou komorou,

- dokončenie odvádzania plynov a začatie prívodu média pri všetkých motoroch a kompresoroch.

Zastavenie piesta a jeho pridŕžanie v hornej úvrati sa môže uskutočniť rôznou technikou, ktorú majú odborníci k dispozícii, napríklad pomocou vačiek, pastorkov a podobne. Zastavenie piesta však najvhodnejšie riadi zariadenie, usporiadané z prítlačnej páky, ovládanej ojnicou kľukového ústrojenstva. Prítlačnou pákou sa v tomto prípade rozumie systém dvoch kĺbových ramien, pričom koniec jedného ramena je uchytený t

v pevnej alebo otočnej osi a druhý koniec ramena je posuvný v osi. Ak sa obidve klbovo spojené ramená nachádzajú v spoločnej osi, potom sila, pôsobiaca približne kolmo na os obidvoch ramien, spôsobí posuv voľného konca. Tento voľný koniec môže byť pripojený k piestu a ovládať jeho obeh. Piest sa nachádza v hornej úvrati vtedy, ak sú obidve kĺbovo spojené ramená vyrovnané v spoločnej osi (v uhle približne 180°).

Kľukový hriadeľ je s vodiacou ojnicou spojený v osi kĺbového spojenia obidvoch ramien. Poloha týchto súčastí v priestore a ich rozmery umožňujú upraviť kinematické vlastnosti celej súpravy. Poloha osi pevného konca určuje uhol medzi osou posuvu piesta a osou obidvoch ramien, vyrovnaných v spoločnej osi. Poloha kľukového hriadeľa určuje uhol medzi vodiacou ojnicou a osou obidvoch ramien, vyrovnaných v spoločnej osi. Zmenou uhlových hodnôt a dĺžky ojnice a ramien možno určiť uhol pootočenia kľukového hriadeľa, pri ktorom sa piest zastaví v hornej úvrati. Tým sa tiež určí doba zastavenia piesta.

Pri tomto type motora prebieha prevádzanie plynov zo spaľovacej do expanznej komory pri vysokých teplotách a uskutočnenie systému otvorenia a zavretia je pri takýchto teplotách zložitejšie.

Podstata vynálezu

Vynález rieši iným spôsobom prevod tlaku zo spaľovacej do expanznej komory. Motor je podľa vynálezu usporiadaný z oddelených komôr, a to zo samostatnej sacej a kompresnej ·· ···· ··

ΒΒ ··· • · · ···· ···· ·· B B B B BB

B · · B · B B B BB

B B B B B B B BB ·!·( ·· ·· ···· ····· komory, expanznej a odvádzajúcej komory a spaľovacej a/alebo tlakovej komory konštantného objemu, pričom aspoň expanzná a odvádzajúca komora má prostriedok na riadenie pohybu piesta, ktorý zabezpečí zastavenie piesta v hornej úvrati. Spaľovacia a/alebo tlaková komora je združená s expanznou a odvádzajúcou komorou a je uložená bez prepážky na jej hornej časti. Obidve komory oddeľuje piest vo svojej hornej úvrati. Cyklus nasávania a kompresie môže byť vzhľadom na cyklus expanzie a odvádzania oneskorený tak, aby piest expanzného a odvádzajúceho valca dosiahol hornú úvrať skôr, ako piest sacieho a kompresného valca. Akonáhle sa piest expanzného valca zastaví v hornej úvrati a čiastočne zavrie spaľovaciu komoru, je voči hornej úvrati piesta sacej a kompresnej komory v predstihu a ostáva v hornej úvrati počas doby týchto pracovných cyklov:

- otvorenie potrubia medzi spaľovacou komorou a sacou a kompresnou komorou,

- naplnenie spaľovacej komory zmesou vzduch - palivo, ktorá bola stlačená piestom sacej a kompresnej komory pri jeho obehu k hornej úvrati,

- zatvorenie potrubia medzi spaľovacou komorou a sacou a kompresnou komorou,

- zapálenie a horenie zmesi, ktoré spôsobí zvýšenie tlaku, a potom, pri spätnom zdvihu, vykoná vplyvom zvýšeného tlaku prácu. Spaľovanie prebehne v skutočne konštantnom objeme a potom zmes priamo expanduje bez toho, aby bola prevedená do expanznej komory a pri spätnom zdvihu piesta expanznej a odvádzajúcej komory vykoná poháňaciu prácu.

Vyššie uvedený použitý termín „skutočne konštantný“ má vzťah k stavu techniky, v ktorej sa bežne používa termín „spaľovanie za stáleho objemu“, pri ktorom je piest klasického motora stále v pohybe a objem teda nie je v skutočnosti nikdy konštantný.

f

Predĺžené spaľovanie v kompaktnej spaľovacej komore je voči spaľovaniu pri bežnom motore výhodné tým, že podstatne znižuje emisiu motora.

Pri zvláštnom uskutočnení vynálezu je možné umiestniť medzi kompresnú a spaľovaciu komoru vyrovnávajúcu nádrž na akumuláciu stlačeného vzduchu, ktorá zabráni čerpaniu vzduchu a stratám tlaku v dôsledku uvoľnenia objemu pri prevádzaní média a pri expanzii v priebehu plnenia spaľovacej komory.

Spôsob činnosti sacej a kompresnej komory môže byť teda rôzny a vôbec sa tým nezmení podstata vynálezu: ak bude výhodnejšie použiť v bežnej praxi piestový kompresor, možno použiť akýkoľvek druh produkcie stlačeného vzduchu - jednostupňový alebo viacstupňový kompresor, rotačný kompresor s lopatkami alebo hnacím ústrojenstvom ·· ···· ·· ·· ·· · • · · ···· ···· • · · · ···· • ···· ···· · • · · · · · ··· . ···· ·· ·· ···· ·· ···

- 4 (Roots, Lyshom), alebo turbokompresor, poháňaný výfukovými plynmi; v niektorých prípadoch je možné použiť stlačený vzduch v tlakových fľašiach (alebo v inom zásobníku), ktorý bude vstrekovaný do spaľovacej komory, alebo stlačený vzduch, rozvádzaný v sieti (pre stacionárne motory v továrňach so zariadením na rozvádzanie stlačeného vzduchu).

Na zabezpečenie čo najlepšieho horenia má združená spaľovacia komora prednostne guľový tvar, je hladká, bez nerovností a je tepelne izolovaná keramickým alebo iným tepelným izolátorom, aby jej steny neprepúšťali teplo a zachovali si vysokú teplotu. Týmto usporiadaním nebude dochádzať na stenách komory k utlmeniu plameňa a zabráni sa produkcii nespálených uhľovodíkov vo výfukových plynoch. Tým sa podstatne zníži emisia motora.

Usporiadanie motora podľa vynálezu umožňuje používať homogénnu zmes vzduch palivo a zmes sa môže tvoriť v karburátore pred nasávaním a kompresiou. Môže sa tiež použiť priame vstrekovanie (elektronické alebo mechanické) zmesi do spaľovacej komory, čo vôbec nezmení podstatu vynálezu.

Spôsob chodu motora podľa vynálezu umožňuje taktiež použiť heterogénnu zmes pre samovznietenie ako pri dieselových motoroch. V tomto prípade nebude do spaľovacej komory ústiť zapaľovacia sviečka, ale palivová dýza, napájaná palivom zo vstrekovacieho čerpadla, a motor bude vybavený príslušným zariadením pre zápalné motory.

Vynález môže byť využitý na alternatívnu prevádzku motora s dvoma spôsobmi napájania. Autor prihlášky WO 96/27737 opisuje spôsob prevádzky motora s vnútornou samostatnou spaľovacou komorou, ktorý pracuje v alternatívnom režime s využitím dvoch druhov energie. Pri prevádzke na cestách je motor plnený bežným palivom, benzínom alebo naftou (režim vzduch - palivo) a v mestských a prímestských aglomeráciách a pri malých rýchlostiach sa vstrekovaním pridaného stlačeného vzduchu (alebo iného neznečisťujúceho plynu) do spaľovacej komory s vylúčením akéhokoľvek iného paliva (režim vzduchový, to znamená s pridávaním stlačeného vzduchu).

Vynález preberá tento alternatívny spôsob chodu motora s využitím dvoch druhov energie. V režime vzduch - palivo je zmes vzduchu a paliva nasávaná a stlačená v samostatnej sacej a kompresnej komore. Potom je zmes stále pod tlakom odvedená do spaľovacej komory, ktorá je združená s expanznou a odvádzajúcou komorou. Ak piest expanznej a odvádzajúcej komory stojí v hornej úvrati, spaľovacia komora má konštantný objem a zmes sa zapáli a zvyšuje svoju teplotu a tlak. Zmes sa spaľuje po celú dobu • · ···· ·· ·· ·· • · · ······· • · · · · · · • ···· ···· ··· · · ·· · ···· ·· ·· ···· ··· zastavenia piesta v hornej úvrati a expanzia prebieha priamo, a teda bez prevedenia expandovaných plynov do expanznej a odvádzajúcej komory. Expandované plyny sú potom výfukovým potrubím odvedené do atmosféry.

Pri nižšom výkone v režime vzduch - pridaný stlačený vzduch nie je v činnosti palivová dýza: ak je piest expanznej a odvádzajúcej komory v hornej úvrati, spaľovacia komora má konštantný objem a po jej naplnení stlačeným vzduchom bez paliva sa do nej privedie určené množstvo pridaného stlačeného vzduchu, ktorý prichádza z vonkajšieho zásobníka, kde je uskladnený pod vysokým tlakom, napríklad 200 barov, a pri teplote vonkajšieho prostredia. Stanovené množstvo stlačeného vzduchu s teplotou okolitého prostredia sa pri kontakte so zahriatym vzduchom v spaľovacej komore, ktorá je v tomto prípade expanznou komorou, ohreje, rozpína sa a zmiešaním obidvoch vzduchových hmôt sa zvýši tlak v komore, ktorý pri expanzii vykoná poháňaciu prácu.

Vynález sa taktiež týka chodu motora, poháňaného jedným druhom energie, teda motora, pracujúceho v režime vzduch - pridaný stlačený vzduch. V prihláške WO 97/4884 autor opisuje usporiadanie a inštaláciu tohoto typu motora v dopravných prostriedkoch verejných služieb, napr. v mestských autobusoch.

Motor, ktorý pracuje s dvoma druhmi energie (vzduch - benzín alebo vzduch - stlačený pridaný vzduch) môže byť podľa potreby premenený pre jeho výhodnejšie použitie, napríklad v meste, a to pri všetkých automobiloch a najmä mestských autobusoch a vozidlách komunálnych služieb (taxi, odvoz odpadkov). K tomuto postačí vybratie všetkých súčiastok na prevádzku na bežné palivo (nádrž, palivový obvod, dýzu a pod.).

Iným znakom vynálezu je spôsob chodu motora s jedným druhom energie, a to so vstrekovaním stlačeného pridaného vzduchu do spaľovacej komory, ktorá sa tým stáva expanznou komorou. Vzduch nasávaný motorom môže byť filtrovaný a čistený jedným alebo niekoľkými filtrami s aktívnym uhlím, prípadne mechanicky, chemicky, molekulovým sitkom a pod. Filtrovaním nasávaného vzduchu nedochádza pri prevádzke motora ku znečisteniu vonkajšieho prostredia. V texte je pojem „vzduch“ ekvivalentný pojmu „akýkoľvek neznečisťujúci plyn“.

V prípade motora so vstrekovaním pridaného stlačeného vzduchu navrhuje vynález iný spôsob jeho chodu, ktorý využíva zariadenie na riadenie obehu piesta a na jeho zastavenie v hornej úvrati. Sací a kompresný valec je odstavený z činnosti - alebo pomocou spojky, alebo je zablokovaná jeho funkcia zavretím alebo otvorením ventilov, prípadne jeho ·· ···· ··99

9 9 9 9 9 9 9 99

9 9 9 9 99 • ···· 9 · 9· ··· · · 99

- 9999 99 ·· 9999 999

- O odstránením v prípade, kedy má motor pracovať výhradne v režime s pridaným stlačeným vzduchom. Expanzný a odvádzajúci valec tohoto motora má výfukový otvor a združenú samostatnú expanznú komoru. Pri zdvihu piesta expanznej a odvádzajúcej komory nahor, v priebehu cyklu odvádzania, je výfukový otvor zavretý tak, aby časť expandovaných plynov bola znova stlačená a zvýšila sa teplota a tlak v expanznej komore, do ktorej je v priebehu zastavenia piesta v hornej úvrati vstreknuté z vonkajšieho zásobníka stanovené množstvo stlačeného pridaného vzduchu. Tým sa zvýši v komore tlak, ktorý tlačí piest k dolnej úvrati.

Expanzia (teda pracovný zdvih) pri tomto motore prebieha pri každej otáčke kľukového hriadeľa v cykle, ktorý je síce podstatne odlišný, ale možno ho porovnať s cyklom pri motore dvojdobého typu s tým, že expanzia prebieha pri každej hnacej otáčke.

Spôsob chodu motora podľa vynálezu prednostne obsahuje systém zachytenia okolitej tepelnej energie, ktorý je opísaný v prihláške FR 9700851. Vzduch, uskladnený vo vysokotlakovom zásobníku pod tlakom napr. 200 barov a pri teplote okolitého prostredia, napr. 20 °C, expanduje pred jeho finálnym použitím, napr. 30 barov, v zariadení s premenlivým objemom, napr. vo valci s piestom, a vykonáva prácu, ktorá môže byť zachytená a využitá všetkými známymi mechanickými, elektrickými, hydraulickými alebo inými prostriedkami. V dôsledku expanzie konajúcej prácu sa vzduch, stlačený na hodnotu blízku pracovnému tlaku, ochladí na veľmi nízku teplotu, napríklad na mínus 100 °C. Veľmi studený stlačený vzduch, expandovaný na použiteľnú mieru, sa potom odvádza do tepelného výmenníka so vzduchom z okolitého prostredia, kde sa v kontakte s teplotou okolitého vzduchu znovu ohreje na teplotu, blízku okolitému prostrediu, a zachytením tepelnej energie z atmosféry sa zvýši jeho tlak a/alebo objem.

Spôsob chodu motora podľa vynálezu výhodne využíva systém a spôsob tepelného ohrevu vzduchu, ktorý je opísaný v prihláške FR 9800877. Autor tu navrhuje riešenie, ktoré umožňuje navýšenie použiteľnej energie. Spôsob sa vyznačuje tým, že stlačený vzduch je z vysokotlakového zásobníka pred vstupom do spaľovacej a/alebo tlakovej komory vedený alebo priamo, alebo po prechode tepelným výmenníkom vzduch - vzduch, do tepelného ohrievača, v ktorom sa navýši jeho tlak a/alebo objem a tým sa zvýši jeho výkon, využiteľný pre prácu motora.

·· ···· • · · é · · • · · · • · · · ·· ·· ···· ·· ·· ···· •· · •· • e· •· • · ·

Použitie tepelného ohrievača je výhodné, lebo poskytuje možnosť vytvoriť čisté a stále horenie, ktorého produkty môžu byť katalýzou alebo inými známymi prostriedkami zbavené nečistôt.

Vynález tiež navrhuje iný spôsob chodu motora, ktorý umožňuje využitie dvoch druhov energie a teda prevádzku v režime vzduch - pridaný stlačený vzduch v mestskej prevádzke a vzduch - bežné palivo na cestách mimo mesta. Pri tomto type motora je odstránená sacia a kompresná komora. Cyklus otvorenia a zatvorenia výfukového ventilu, ktorý sa otvára pri každej hnacej otáčke pri chode piesta nahor sa mení pri chode motora tak, že sa otvára pri zdvihu piestu nahor pri každej druhej otáčke. Pre obidvoje použitie je motor vybavený prívodom vzduchu a paliva, benzínu, nafty alebo iného paliva, ktorým sa privádza zápalná zmes, nasávaná pri spätnom zdvihu piesta, a potom je stlačená v expanznej komore, ktorá sa týmto stáva spaľovacou komorou. V tejto komore je potom zmes zapálená, pri expanzii koná prácu tlakom na piest a potom odchádza výfukovým potrubím, rovnako ako v prípade štvordobého motora.

Vynález ďalej navrhuje tri spôsoby chodu motora využitím dvoch druhov energie. Motor je poháňaný alebo stlačeným vzduchom bez predhriatia, napríklad v mestskej prevádzke, a pracuje prakticky s nulovými emisiami, alebo stlačeným vzduchom, zahriatym vo vonkajšom tepelnom ohrievači, ktorý je napájaný bežným palivom, a to napríklad pri prevádzke v prímestských aglomeráciách a s nepatrnými emisiami, alebo pri prevádzke mimo obce v režime s vnútorným spaľovaním a s prívodom vzduchu a benzínu (alebo iného paliva), ktorým sa privádza zápalná zmes nasávaním pri spätnom zdvihu piesta, potom je stlačená v expanznej komore, ktorá je v tomto prípade spaľovacou komorou. V tejto komore je potom zmes zapálená, expanduje a koná prácu a potom odchádza výfukovým potrubím, rovnako ako v prípade štvordobého motora.

Všetky tri vyššie opísané spôsoby chodu motora, to znamená prevádzka na vzduch pridaný stlačený vzduch, vzduch - pridaný stlačený vzduch zahriaty v ohrievači a vzduch palivo, môžu byť použité oddelene alebo v kombinácii. Rôzne spôsoby otvorenia a zatvorenia výfukového a privádzajúceho potrubia, rôzna mechanika a formy prechodu z jedného režimu na iný, ktoré môžu byť riadené elektronickými, elektromechanickými, mechanickými alebo inými prostriedkami, rôzne palivá a plyny, to všetko vôbec nezmení podstatu vynálezu. Taktiež vstupné a výfukové ventily môžu byť výhodne ovládané ·· ···· ·· ·· ·· • · · • · • · · • · ·· · ···· ·· ·· ···· elektrickými hydraulickými alebo tlakovzdušnými systémami, riadenými v závislosti na potrebných parametroch.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie vysvetlený jeho opisom s odkazom na výkres, na ktorom znázorňuje: obr. 1 - schematicky a v priečnom priereze uskutočnenie motora podľa vynálezu, v ktorom je expanzná a odvádzajúca komora ovládaná systémom riadenia obehu piesta a je združená so spaľovacou komorou; obr. 2 - ten istý motor po naplnení spaľovacej komory zmesou vzduch - palivo a v okamihu zapálenia; obr. 3 - ten istý motor na začiatku expanzie; obr. 4 - ten istý motor pri výfukovom a kompresnom zdvihu; obr. 5 - schematicky a v priečnom pohľade iný spôsob chodu motora, pri ktorom je vyrovnávajúca nádrž na akumuláciu stlačeného vzduchu vložená medzi kompresor a spaľovaciu komoru a stlačená zmes vzduch - palivo sa privádza do spaľovacej komory; obr. 6 - ten istý motor v okamihu zapálenia zmesi; obr. 7 - ten istý motor pri expanzii; obr. 8 - ten istý motor v závere odvádzania plynov; obr. 9 - schematicky a v priečnom priereze motor podľa vynálezu so zariadením na vstrekovanie pridaného vzduchu pre alternatívny chod s využitím dvoch druhov energie; obr. 10 - ten istý motor s piestom v dolnej úvrati na začiatku odvádzania plynov; obr. 11 - schematicky a v priečnom priereze motor podľa vynálezu poháňaný stlačeným vzduchom a s piestom v hornej úvrati; obr. 12 - ten istý motor pri výfukovom zdvihu; obr. 13 - ten istý motor pri kompresnom zdvihu; obr. 14 - v priečnom pohľade ten istý motor so zariadením na zachytenie okolitej tepelnej energie a stáložiarnym zariadením na ohrev vzduchu; obr. 15 - v priečnom reze motor podľa vynálezu, využívajúci dva druhy energie s vnútorným spaľovaním pri sacom zdvihu; obr. 16 - ten istý motor v okamihu zapálenia; obr. 17 - ten istý motor v priebehu expanzie; obr. 18 - ten istý motor pri výfukovom zdvihu; obr. 19 - schematicky a v pozdĺžnom reze motor podľa vynálezu s prostriedkami na prevádzku troma spôsobmi a dvoma druhmi energie.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 až 4 je znázornený spôsob uskutočnenia motora podľa vynálezu, v ktorom obidve komory, to znamená sacia a kompresná komora a expanzná a odvádzajúca komora, ·· ··*· ··

- 9 ·· ·· • · · ···· ·· • · · · · · · • ···· ···· ··· · · · ·· ···· ·· ·· ···· ·· ··· sú ovládané ojnicou a piestom obiehajúcom vo valci. Na priečnom priereze je znázornená kompresná komora 1 a spaľovacia komora konštantného objemu 2, do ktorej ústí zapaľovacia sviečka 3. Spaľovacia komora je združená s expanznou komorou 4. Kompresná komora 1 je spojená so spaľovacou komorou 2 potrubím 5, ktorého otvorenie a zatvorenie je ovládané klapkou 6. Spaľovacia komora 2 je združená s expanznou komorou 4 a nadväzuje na ňu v jej hornej časti.

Kompresná komora je napájaná stlačeným vzduchom z piestového kompresora: piest 9 obiehajúci vo valci 10 je ovládaný ojnicou 11 a kľukovým hriadeľom 12. Zmes vzduchu a paliva je privádzaná privádzajúcim potrubím 13, ktorého otvorenie je ovládané vstupným ventilom 14.

V expanznej komore sa usmerňuje činnosť súpravy piestového motora, ktorý je opatrený zariadením na riadenie obehu, v ktorom piest 15 (znázornený v hornej úvrati) obieha vo valci 16 a je vedený prítlačnou pákou. Voľný koniec piestu 15 je v svojej osi 15A pripojený k prítlačnej páke, ktorú tvorí rameno 17 kĺbovo spojené v spoločnej osi 17A s ramenom 17B uloženým výkyvné v pevnej osi 17C. K spoločnej osi 17A obidvoch ramien 17 a 17B je pripojená vodiaca ojnica 17D. ktorá je spojená s čapom 18A kľukového hriadeľa 18, otáčajúceho sa v osi 18B. Pri otáčaní kľukového hriadeľa vykonáva vodiaca ojnica 17D tlak na spoločnú os 17A obidvoch ramien 17 a 17B prítlačnej páky a tak posúva piestom 15 v osi valca 16 a prenáša späť na kľukový hriadeľ 18 sily pôsobiace na piest 15 pri pracovnom zdvihu, pričom ho uvádza do otáčavého pohybu. Pevná os 17C je umiestnená bokom od osi obehu piestu 15 a určuje uhol A medzi osou pohybu piesta a spoločnou osou X'X obidvoch ramien 17 a 17B vyrovnaných v tej istej osi. Kľukový hriadeľ je umiestnený bokom od osi valca a/alebo prítlačnej páky a jeho poloha určuje uhol B medzi vodiacou ojnicou 17D a spoločnou osou X'X obidvoch ramien 17 a 17B vyrovnaných v tej istej osi. Zmenami uhlov A a B a dĺžok vodiacich ojnic a ramien je možné upraviť charakteristiky kinematiky súboru tak, aby vznikla asymetrická krivka obehu piestu a mohol byť stanovený uhol otáčky kľukového hriadeľa, pri ktorej piest 15 zostane stáť v hornej úvrati. Spálené plyny odchádzajú výfukovým potrubím 19, ktorého otvorenie je ovládané výfukovým ventilom 20.

Kľukový hriadeľ 18 poháňa kompresor prostredníctvom spájacieho prostriedku 21. Hriadeľ ho poháňa rovnakou rýchlosťou s uhlovým posunom horných úvrati piesta expanznej komory a piestu kompresora. Piest kompresora je oneskorený o uhol pootočenia, ·· ···· ·· ·· ·· ···· ·· • · ·· ···· •· · •· • ·· •· ·· · ktorý je určený s ohľadom na potrebnú dobu spaľovania. Kompresor môže byť nasadený na tento kľukový hriadeľ, kde uhlové posunutie kľukových čapov umožní vykonať posunutie horných úvrati. Týmto usporiadaním nepríde k zmene podstaty vynálezu, ktoré je tu znázornené so spojovacím prostriedkom 21 pre zjednodušenie výkresu.

Piest 9 kompresora na obr. 1 sa blíži k hornej úvrati, klapka 6 sa otvára a do spaľovacej komory 2 konštantného objemu prichádza zmes vzduchu a paliva. Piest 15 expanznej komory 4 je v hornej úvrati a zostáva tu v určitom úseku otáčania motora, napr. 110°.

Pri pokračujúcom otáčaní v smere hodinových ručičiek (obr. 2) dosiahne piest 9 hornú úvrať a začne spätný zdvih; klapka 6 zatvorí potrubie 5, vstupný ventil 14 sa otvorí a umožní prísun novej zmesi vzduch - palivo do kompresora (vstup média). Po zatvorení klapky 6 sa aktivuje sviečka 3 a prebehne spaľovanie zmesi vzduch - palivo v spaľovacej komore 2 združenej s expanzným a odvádzajúcim valcom. Spaľovanie prebieha v konštantnom objeme, lebo piest 15 expanznej komory zostáva po dobu spaľovania stáť v hornej úvrati.

Kľukové hriadele 12 a 18 znázornené na obr. 3 sa ďalej pootočili o 100°, piest 15 expanznej komory začal spätný zdvih a stlačené plyny v združenej spaľovacej komore 2 expandujú do expanznej komory 4, pričom tlačia piest 15 a prichádza k pracovnému zdvihu. Piest 9 kompresora v tomto okamihu ukončil prívod novej zápalnej zmesi a vstupný ventil 14 sa zatvoril.

Expanzia bude prebiehať približne po dobu pootočenia kľukového hriadeľa o 180° (obr. 4). Výfukový ventil 20 sa otvorí a piest 15 vytlačí uvoľnené a spálené plyny do výfukového potrubia 19, zatiaľ čo piest 9 kompresora stláča v kompresnej komore 1 zmes vzduch palivo. Potom sa otvorí klapka 6 umožňujúca priechod tejto novej zmesi do komory 2 konštantného objemu. Tým znova začína pracovný cyklus (obr. 1).

Z uvedeného je zrejmé, že každej otáčke kľukového hriadeľa (hnacia, kompresná) zodpovedá jedna expanzia (alebo pracovný zdvih) a že voľba posunutia medzi hornou úvraťou piesta 9 kompresora a hornou úvraťou piesta 15 expanznej komory, ako aj doba zastavenia piesta 15 v hornej úvrati sú určujúce pre dobu spaľovania zmesi v spaľovacej komore 2 konštantného objemu.

Objem pre expanziu vytvorený piestom 15 môže byť väčší ako objem vytvorený piestom 9 kompresora. Tento rozdiel bude stanovený v závislosti od rozdielov polytropických ·· ···· ·· ·· · • · · ···· ··· • e · · · · · • ···· ···· ··· ··· ·· ··· ·· ·· ···· ·· ·

- 11 kriviek kompresie a expanzie s cieľom dosiahnuť v závere expanzie čo možno najslabší tlak pri potrebnom výkone a tiež minimálne hlučnej emisii.

Na obr. 5 a 8 je schematicky a v priečnom priereze znázornené iné uskutočnenie motora, v ktorom je medzi kompresor a spaľovaciu komoru 2 konštantného objemu zaradená vyrovnávacia nádrž 22 stlačeného vzduchu, do ktorého prichádza potrubím 22A vzduch stlačený akýmkoľvek zodpovedajúcim prostriedkom. Vyrovnávajúca nádrž udržiava konštantný tlak vzduchu a zabráni účinkom čerpania a stratám tlaku v dôsledku uvoľnenia objemu pri prevádzaní média a pri expanzii v priebehu plnenia spaľovacej komory 2. Vyrovnávajúca nádrž 22 je so spaľovacou komorou 2 združenou s expanznou a odvádzajúcou komorou spojená potrubím 5, ktorého otvorenie a zatvorenie je ovládané klapkou 6. Do potrubia 5 ústi palivová dýza 24 tak, aby k vytvoreniu zmesi vzduch - palivo prišlo pred jej vstupom do spaľovacej komory 2. V potrubí 5 je ešte umiestnená klapka 25 upravujúca množstvo privádzanej zmesi (akcelerátor).

Na obr. 5 je znázornený motor, v ktorom je klapka 6 otvorená a stlačený vzduch zmiešaný s palivom, ktoré je vstrekované dýzou 24, prichádza potrubím 5 do spaľovacej komory 2 konštantného objemu. Piest 15 expanznej komory je v hornej úvrati, keď pri svojom zdvihu nahor vytlačil výfukovým potrubím 19 (výfukový ventil 20 bol otvorený) spálené a uvoľnené plyny predchádzajúceho pracovného cyklu do atmosféry.

Po naplnení združenej spaľovacej komory 2 (obr. 6) a zatvorení klapky 6, zostane spaľovacia komora separovaná. Potom sa aktivuje zapaľovacia sviečka 3 a prebieha spaľovanie zmesi. Piest 15 expanznej komory stojí v hornej úvrati a spaľovanie v spaľovacej komore prebieha pri konštantnom objeme.

Kľukový hriadeľ 18 sa ďalej otáča (obr. 7), piest 15 expanznej komory začína spätný zdvih a plyny stlačené v združenej spaľovacej komore 2 expandujú do expanznej komory 4, tlačia piest 15 a prichádza k pracovnému zdvihu.

Expanzia prebieha približne po dobu pootočenia kľukového hriadeľa 18 o 180° až do dosiahnutia dolnej úvrate. Potom sa otvorí výfukový ventil 20 a piest 15 pri spätnom zdvihu (obr. 8) vytláča uvoľnené a spálené plyny do výfukového potrubia 19, klapka 6 sa otvorí a umožní prísun novej zmesi vzduch - palivo do komory 2 konštantného objemu. Tým znova začína pracovný cyklus (obr. 5).

Princíp chodu motora pri zaradení vyrovnávajúcej nádrže zostáva rovnaký, avšak vzduchový kompresor je v tomto prípade celkom samostatný, nie je potrebné nastaviť jeho ·· ···· φφφ φ φ φ φ φ φ φ φφ φ ·· ·· • · · φφφφ φ · φ φ φ φφ φ · φ φ φ φφφφ φ φφφ φφφ

ΦΦΦΦ φφ φφ φφφφ uhol vzhľadom na hnací hriadeľ 18 a je možné voliť iný typ kompresora, napríklad rotačný. Čím väčší bude objem vyrovnávajúcej nádrže, tým menšie budú účinky čerpania a straty tlaku.

Na obr. 9 a 10 je znázornený motor podľa vynálezu, ktorý je na alternatívnu prevádzku s využitím dvoch druhov energie opatrený dýzou pridaného vzduchu 24A a zásobníkom 23 vysokotlakového vzduchu. Takto usporiadaný motor umožňuje prevádzku bez škodlivých emisií v mestskom prostredí, lebo v tomto prostredí sa na jeho pohon nepoužije bežné palivo, ale pridaný stlačený vzduch vstrekovaný v stanovenom množstve do spaľovacej komory 2 (ktorá sa v tomto prípade stáva expanznou komorou), kde spôsobí zvýšenie tlaku. Združená spaľovacia komora 2 je napájaná stlačeným vzduchom z vyrovnávajúcej nádrže 22 stlačeného vzduchu, do ktorej prichádza potrubím 22A vzduch stlačený príslušným prostriedkom. Vo vyrovnávajúcej nádrži sa udržiava konštantný tlak vzduchu a tým sa zabráni účinkom čerpania a stratám tlaku následkom uvoľnenia objemu pri prevádzaní vzduchu a pri expanzii v priebehu plnenia spaľovacej komory 2. Vyrovnávajúca nádrž 22 je so spaľovacou komorou 2 združenou s expanznou a odvádzajúcou komorou 4 spojená potrubím 5, ktorého otvorenie a zatvorenie je ovládané klapkou 6. Do potrubia 5 ústí palivová dýza 24 tak, aby k vytvoreniu zmesi vzduch - palivo prišlo pred jej vstupom do spaľovacej komory 2. V potrubí 5 je umiestnená ešte klapka 25 upravujúca množstvo privádzanej zmesi (akcelerátor).

Motor na obr. 9 a 10 je taktiež opatrený zariadením na riadenie obehu piesta, v ktorom piest 15 obiehajúci vo valci 16 je ovládaný prítlačnou pákou, ktorej funkcia a opis sú uvedené na obr. 5 až 8.

V tom prípade, keď postačí nižší výkon motora, odstaví sa z činnosti palivová dýza 24 a akonáhle je piest expanzného valca 16 v hornej úvrati (obr. 9), je aktivovaná len dýza 24A pridaného vzduchu, ktorá do komory vstrekne stanovené množstvo stlačeného pridaného vzduchu prichádzajúceho z vysokotlakového zásobníka 23. Aby pridaný stlačený vzduch ľahko prenikol do komory, má tlak o niečo väčší ako je tlak v spaľovacej komore 2. Pridaný vzduch sa pri kontakte so stlačeným vzduchom v komore ohreje a zmiešanie obidvoch vzduchových hmôt spôsobí badateľné zvýšenie tlaku, ktorý vykoná pri expanzii prácu. Expanzie prebieha pri pootočení kľukového hriadeľa 18 približne o 180° až do spodnej úvrate piestu. Potom sa otvorí výfukový ventil 20 a piest 15 pri zdvihu nahor až do hornej úvrate tlači uvoľnené plyny do výfukového potrubia 19.

- 13 ·· ···· ·· ·· ·· ·· · · · · · ·· • · · * · · · • · · · · ···· ··· ··· ·· ···· ·· ·· ···· ··

Na obr. 11 až 13 je znázornený schematicky a v priečnom priereze motor podľa vynálezu prispôsobený na pohon stlačeným vzduchom a je opatrený zariadením na riadenie obehu piesta.

Piest 15 (znázornený na obr. 11 v hornej úvrati) obiehajúci vo valci 16 je ovládaný prítlačnou pákou. Voľný koniec piesta 15 je v osi 15A pripojený k prítlačnej páke, ktorú tvorí rameno 17 klbovo spojené v spoločnej osi 17A s ramenom 17B uloženým výkyvné v pevnej osi 17C. Na spoločnú os 17A obidvoch ramien 17 a 17B je pripojená vodiaca ojnica 17D. ktorá je spojená s čapom 18A kľukového hriadeľa 18 otáčajúcim sa v osi 18B. Vodiaca ojnica 17D pri otáčaní kľukového hriadeľa vykonáva tlak na spoločnú os 17A obidvoch ramien 17 a 17B prítlačnej páky a tak posúva piest 15 v osi valca 16 a prenáša späť na kľukový hriadeľ 18 sily pôsobiace na piest 15 pri pracovnom zdvihu a uvádza ho do otáčavého pohybu. Pevná os 17C ie umiestnená bokom od osi obehu piesta 15 a určuje uhol A medzi osou pohybu piesta a spoločnou osou XX obidvoch ramien 17 a 17B, vyrovnaných v tej istej osi. Kľukový hriadeľ je umiestnený bokom od osi valca a/alebo prítlačnej páky a jeho poloha určuje uhol B medzi vodiacou ojnicou 17D a spoločnou osou X’X obidvoch ramien 17 a 17B. vyrovnaných v tej istej osi. Zmenami uhlov A a B a dĺžok vodiacich ojníc a ramien možno upraviť charakteristiky kinematiky súpravy tak, aby vznikla asymetrická krivka obehu piesta 15 a mohol byť stanovený uhol otáčky kľukového hriadeľa, pri ktorom piest 15 zostane stáť v hornej úvrati. Na túto súpravu piestu a prítlačnej páky je uložená hlava U, ktorá je opatrená hrdlom výfukového potrubia 19, ktorého otvorenie a zatvorenie je ovládané výfukovým ventilom 20. a expanzná komora 2, ktorá je dýzou 24A plnená pridaným stlačeným vzduchom (obr. 11). Pri otáčaní motora sa stlačený vzduch v expanznej komore 2 rozpína a zatlačí piest 15 až do dolnej úvrate. Výfukový ventil 20 zostane po celú túto dobu zatvorený. Po dosiahnutí dolnej úvrate sa výfukový ventil 20 otvorí a piest 15 pri zdvihu nahor (obr. 12) vytláča výfukovým potrubím 19 časť stlačeného uvoľneného vzduchu z predchádzajúceho cyklu do atmosféry. Pri zdvihu piesta 15 nahor sa v určenom okamihu, napr. v polovici jeho dráhy, výfukový ventil zavrie a piest stláča zbytok plynu, ktorý zostal vo valci. Tým sa v expanznej komore 14 zvýši tlak a teplota (žiarová hlava). Po zastavení piesta v hornej úvrati (obr. 11) je aktivovaná dýza 15, ktorá vstrekne stanovené množstvo pridaného stlačeného vzduchu privádzaného z vysokotlakového zásobníka 23. Tým sa zvýši tlak v expanznej komore a pri expanzii prichádza k pracovnému zdvihu.

·· ···· • · · · • t · • · · · • · · · ···· ·· ·· ·· • · ·· ···· • · ·

Okamih zatvorenia výfukového potrubia stanoví príslušný odborník podľa požadovaných parametrov týkajúcich sa finálneho tlaku a teploty v závere kompresie. Tieto opatrenia nijak nezmenia podstatu vynálezu.

Na obr. 14 je znázornený motor podľa vynálezu so systémom na rekuperáciu okolitej tepelnej energie a ohrievania. Motor je opatrený zariadením na zachytenie tepelnej energie z okolitého prostredia, v ktorom expanzia vysokotlakového vzduchu prichádzajúceho zo zásobníka 23 prebieha v systéme usporiadanom z pracovného piesta 54 a ojnice 53 spriahnuté priamo s hriadeľom 18C. ktorý je spájacím prostriedkom 21A spojený s hnacím hriadeľom 18. Piest 54 obiehajúci vo valci 55 vymedzuje pracovnú komoru 35, do ktorej ústí jednak vstupné potrubie 37 vysokotlakového vzduchu, ktorého otvorenie a zatvorenie je riadené elektromagnetickým posúvacom 38, a jednak výfukové potrubie 39 spojené s tepelným výmenníkom vzduch/vzduch alebo chladičom 41. Chladič je spojený potrubím 42 s vyrovnávajúcou nádržou 43 udržiavajúcou takmer konštantný tlak na finálne použitie. Akonáhle dosiahne pracovný piest 54 hornú úvrat’, elektromagnetický posúvač 38 sa otvorí a potom zavrie a prepustí stanovené množstvo vysokotlakového vzduchu, ktorý expanduje a tlačí piest 54 do dolnej úvrate, pričom sa posúva ojnica 53, poháňa hriadeľ 18C a prostredníctvom prevodu 21A hnací hriadeľ 18. Pri návrate piesta 54 k hornej úvrati je elektromagnetický posúvač 40 výfukového potrubia otvorený a expandovaný, ale dostatočne stlačený vzduch veľmi nízkej teploty odchádza z pracovnej komory (v smere šípky F) do výmenníka vzduch/vzduch alebo do chladiča 41. Tu sa tento vzduch znova ohreje na teplotu blízku teplote okolitého prostredia a tým, že prevezme nezanedbateľné množstvo tepelnej energie z atmosféry, zväčší svoj objem a potom postúpi do vyrovnávajúcej nádrže 43.

Do potrubia 42 medzi výmenníkom 41 vzduch/vzduch a vyrovnávajúcou nádržou 43 je vložený tepelný ohrievač 56, ktorého horáky 57 významne zvýšia teplotu a teda tlak a/alebo objem stlačeného vzduchu prechádzajúceho hadom 58 v smere šípok F od výmenníka 41 vzduch/vzduch.

Na obr. 15 až 18 je znázornené iné usporiadanie motora podľa vynálezu na alternatívnu prevádzku použitím dvoch druhov energie. Pri prevádzke mimo mesta je motor poháňaný bežným palivom, ako je benzín alebo nafta (režim vzduch - palivo), a pri nižších rýchlostiach, hlavne v mestských a prímestských aglomeráciách, pridaným stlačeným

- 15 ·· ···· ·· ·· ·· • · · ···· · · • · · · · · · • · · · · ···· • · · ··· ·· ···· ·· ·· ···· ·· vzduchom vstrekovaným do spaľovacej komory. Piest 15 obiehajúci vo valci 16 je ovládaný prítlačnou pákou, ktorej funkcia bola opísaná s odkazom na obr. 1.

Na súpravu, ktorú tvorí piest, páka a kľukové rameno je umiestnená hlava H, v ktorej je zabudované hrdlo výfukového potrubia 19, ktorého otvorenie a zatvorenie je ovládané výfukovým ventilom 20, združená spaľovacia komora 2 a hrdlo privádzajúceho kanála 13A. ktorého otvorenie a zatvorenie je ovládané vstupným ventilom 14A. Ak motor pracuje v režime vzduch - pridaný stlačený vzduch, vstupný ventil 14A je zatvorený a vyradený z činnosti a motor pracuje tak, ako je opísané vyššie s odkazom na obr. 11 až 13. Po prekročení určitej rýchlosti, napr. 60 km/hod. a po prechode na tepelný režim zmesí vzduch - palivo, je cyklus otvorenia a zatvorenia výfukového potrubia 20 tak riadený, aby sa potrubie otvorilo pri spätnom zdvihu piesta len pri každej druhej hnacej otáčke a privádzajúce potrubie 13A sa otvára taktiež pri každej druhej otáčke pri spätnom zdvihu piesta 15. Zmena režimu chodu motora môže nastať pri spätnom zdvihu piesta 15 (obr. 15), ventil 14A sa otvorí a piest nasáva zmes vzduchu a benzínu, ktorý je vstrekovaný dýzou 24. Táto zmes je potom pri zdvihu piesta 15 nahor stlačená (obr. 16) v spaľovacej komore 2, kde je po aktivácii zapaľovacej sviečky 3 zapálená, expanduje a tlačí piest (obr. 17) do dolnej úvrate. Potom sa otvorí výfukový ventil 20 a spálená zmes je pri zdvihu nahor (obr. 18) výfukovým potrubím 19 odvádzaná do atmosféry. Akonáhle dosiahne piest hornú úvrať, privádzajúce potrubie 13A sa otvorí a začína nový cyklus (rovnaký ako na obr. 15). Motor pracuje v bežnom štvordobom cykle.

Na obr. 19 je znázornené usporiadanie motora podľa vynálezu pre tri spôsoby prevádzky použitím dvoch druhov energie. Motor pracuje pri menšom zaťažení v režime vzduch - pridaný stlačený vzduch, alebo v režime vzduch - pridaný stlačený vzduch ohriaty v tepelnom ohrievači, pričom obidva tieto režimy prebiehajú v cykle jedného pracovného zdvihu za jednu otáčku, prípadne v režime vzduch - palivo pri vnútornom spaľovaní v cykle jedného pracovného zdvihu každú druhú otáčku. Na obr. 19 je možné uvidieť všetky prvky zabezpečujúce takýto chod motora, včítane piesta 15, ktorý obieha vo valci 16 a je ovládaný prítlačnou pákou, ktorej funkcia bola opísaná s odkazom na obr. 1.

Na súpravu, ktorú tvorí piest, páka a kľukové rameno, je umiestnená hlava 11. v ktorej je zabudované hrdlo výfukového kanála 19, ktorého otvorenie a zatvorenie je ovládané výfukovým ventilom 20, združená spaľovacia komora 2 a hrdlo privádzajúceho kanála 13A, ktorého otvorenie a zatvorenie je ovládané vstupným ventilom 14A. Motor je opatrený ·· ····

- 16 ·· ·· ·· • · · · · · · ··· • · · · · · · • *··· ···· • · · ··· ·· ···· ·· ·· ···· ·· · zariadením na zachytenie okolitej tepelnej energie, v ktorej expanzia vysokotlakového vzduchu prichádzajúceho zo zásobníka 23, prebieha v súprave usporiadanej z pracovného piesta 54 a ojnice 53 spriahnutej priamo s hriadeľom 18C, ktorý je spájacím prostriedkom 21A spojený s hnacím hriadeľom 18. Piest 54 obiehajúci vo valci 55 vymedzuje pracovnú komoru 35. do ktorej ústí jednak vstupné potrubie 37 vysokotlakového vzduchu, ktorého otvorenie a zatvorenie je riadené elektromagnetickým posúvaČom 38, a jednak výfukové potrubie 39 spojené s tepelným výmenníkom vzduch/vzduch alebo s chladičom 44. Chladič je spojený potrubím 42 s vyrovnávajúcou nádržou 43 udržiavajúcou takmer konštantný tlak vzduchu na jeho finálne použitie. Akonáhle za chodu zariadenia dosiahne pracovný piest 54 hornú úvrať, elektromagnetický posúvač 38 sa otvorí a potom zavrie a prepustí stanovené množstvo vysokotlakového vzduchu, ktorý expanduje a tlačí piest 54 do dolnej úvrate, pričom ojnica 53 poháňa hriadeľ 18C a prostredníctvom prevodu 21A hnací hriadeľ 18. Pri návrate piesta 54 k hornej úvrati je elektromagnetický posúvač 40 výfukového potrubia otvorený a expandovaný, ale dostatočne stlačený vzduch s veľmi nízkou teplotou odchádza z pracovnej komory (v smere šípky F) do výmenníka vzduch/vzduch alebo do chladiča 41. Tu sa tento vzduch znova ohreje na teplotu blížiacu sa teplote okolitého prostredia a tým, že prevezme nezanedbateľné množstvo tepelnej energie z atmosféry, zväčší svoj objem a potom odchádza do vyrovnávajúcej nádrže 43.

Do potrubia 42A medzi výmenníkom 41 vzduch/vzduch a vyrovnávajúcou nádržou 43 je umiestnený tepelný ohrievač 56 s horákmi 57, ktorý významne zvýši teplotu a teda tlak a/alebo objem stlačeného vzduchu prechádzajúceho hadom 58 v smere šípok F od výmenníka 41 vzduch/vzduch.

Hlava 11 je opatrená privádzajúcim potrubím 13A. ktorého otvorenie a zatvorenie je ovládané ventilom 14A. Ak pracuje motor spôsobom vzduch - pridaný stlačený vzduch, je ventil 14A vyradený z činnosti a potrubie je uzatvorené. Motor teda pracuje spôsobom opísaným s odkazom na obr. 11 až 13. Pri tomto režime je tiež najvhodnejšie uviesť do činnosti zariadenie na zachytenie okolitej tepelnej energie. Pri dosiahnutí určitej rýchlosti, napr. 50 km/hod, môžu byť zapálené horáky 57, ktorými sa uvedie do činnosti zariadenie na ohrev vzduchu. Tým sa zvýši výkon motora a vzhľadom na nepretržitú katalýzu spalín sú emisie len veľmi malé. Po dosiahnutí vyššej rýchlosti, napr. 70 km/hod, sa vyradí z činnosti dýza 24A pridaného stlačeného vzduchu, horáky 57 sa stlmia a prejde sa na tepelný režim vnútorné spaľovanie zmesi vzduch - palivo. Cyklus otvárania a zatvárania výfukového

- 17 ·· ···· ·· ·· ventilu 20 je tak upravený, aby sa ventil otváral pri zdvihu piesta nahor pri každej druhej otáčke a ventil prívodu 13Aje riadený tak, aby sa taktiež otváral pri každej druhej otáčke v priebehu spätného zdvihu piesta 15. Motor tak zmení pracovný cyklus, keď pri spätnom zdvihu piesta 15 (obr. 15) sa otvorí ventil prívodu 13A a piest nasáva zmes vzduch - benzín, zmes je pri chode piesta 15 nahor stlačená (obr. 16) vo spaľovacej komore 2, kde sa po aktivácii zapaľovacej sviečky 3 zapáli, pri expanzii tlačí piest 15 (obr. 17) do dolnej úvrate, potom sa otvorí výfukový ventil 20 a zmes je pri spätnom zdvihu piesta 15 výfukovým potrubím 19 odvádzaná do atmosféry. Vstupný ventil sa otvorí a je začatý nový cyklus (rovnako ako na obr. 15). Motor pracuje v bežnom štvordobom cykle.

Vynález nie je limitovaný vyššie uvedenými príkladmi. Odborník ho môže doplniť ďalšími variantmi bez toho, aby bola jeho podstata pozmenená.

Claims (19)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob chodu motora, ktorý je usporiadaný zo sacej a kompresnej komory, z expanznej a odvádzajúcej komory, keď obidve tieto komory sú opatrené piestami, a zo spaľovacej komory, pričom tieto tri komory sú od seba oddelené, vyznačujúci sa tým, že aspoň expanzná a odvádzajúca komora je opatrená prostriedkom na riadenie obehu piesta, ktorý spôsobí zastavenie piesta v hornej úvrati, a spaľovacia komora je združená s expanznou a odvádzajúcou komorou tak, že je uložená bez prepážky na jej hornú časť a obidve komory oddeľuje piest vo svojej hornej úvrati.
2. 2. Spôsob chodu motora podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že cyklus nasávania a kompresie v sacej a kompresnej komore je vzhľadom na cyklus expanzie a odvádzania v expanznej a odvádzajúcej komore tak oneskorený, aby piest expanzného a odvádzajúceho valca dosiahol hornú úvrať skôr ako piest sacieho a kompresného valca a zostal v hornej úvrati po dobu

   - otvorenia potrubia medzi spaľovacou a sacou a kompresnou komorou,

   - naplnenia spaľovacej komory zmesou vzduch - palivo stlačenej piestom sacej a kompresnej komory pri jeho obehu k hornej úvrati,

   - zatvorenia potrubia medzi spaľovacou komorou a sacou a kompresnou komorou,

   - zapálenia a horenia zmesi, ktoré spôsobí zvýšenie tlaku, a potom, pri spätnom zdvihu, vykoná vplyvom zvýšeného tlaku prácu.
3. 3. Spôsob chodu motora podľa nároku 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že motor pracuje pri napájaní samozápalnou heterogénnou zmesou, keď zapálenie zmesi iniciuje palivová dýza po oddelení spaľovacej komory od sacej a kompresnej komory.
4. 4. Spôsob chodu motora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že spaľovacia komora má tvar pologule združenej s expanznou a odvádzajúcou komorou.

   • · · · · · ··
5. 5. Spôsob chodu motora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že aspoň spaľovacia alebo aspoň expanzná komora je opatrená obalom z tepelných izolačných materiálov.
6. 6. Spôsob chodu motora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že medzi saciu a kompresnú komoru a samostatnú združenú spaľovaciu komoru je umiestnená vyrovnávajúca nádrž už stlačených plynov, ktorá zabráni čerpaniu vzduchu a stratám tlaku v dôsledku uvoľnenia objemu pri prevádzaní média medzi komorami a čiastočnej expanzii v priebehu plnenia spaľovacej komory, pričom spájacie potrubie a systém jeho riadeného otvorenia a zatvorenia sa nachádza medzi vyrovnávajúcou nádržou a spaľovacou komorou.
7. 7. Spôsob chodu motora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6 pri použití dvoch druhov energie dvoma spôsobmi, vyznačujúci sa tým, že pri nižšom výkone, napríklad v mestskej prevádzke, sacia a kompresná komora nie je napájaná palivom a do spaľovacej komory sa po jej zaplnení stlačeným vzduchom -bez paliva-, ktorý bol privedený zo sacej a kompresnej komory, privedie stanovené množstvo pridaného stlačeného vzduchu z vonkajšieho zásobníka, kde je uskladnený pod vysokým tlakom, napríklad 200 barov, a pri teplote vonkajšieho prostredia, tento pridaný stlačený vzduch o teplote okolitého prostredia sa pri kontakte s ohriatym vzduchom v spaľovacej komore, ktorá sa stáva v tomto prípade expanznou komorou, ohreje, rozpína sa a zvýši tlak v spaľovacej komore a pri expanzii koná hnaciu prácu, pričom pri zvýšenom výkone, napríklad na cestách mimo mesta, je motor napájaný palivom a pracuje podľa ktoréhokoľvek z patentových nárokov 1 až 6.
8. 8. Spôsob chodu motora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6 pri použití jedného druhu energie jedným spôsobom v režime vzduch - stlačený pridaný vzduch, vyznačujúci sa tým, že všetky súčiastky na napájanie motora bežným palivom sú odstránené a do spaľovacej komory sa po jej zaplnení stlačeným vzduchom -bez paliva-, ktorý bol privedený zo sacej a kompresnej komory, privedie stanovené množstvo pridaného stlačeného vzduchu, ktorý prichádza z vonkajšieho zásobníka, kde je uskladnený pod vysokým tlakom, napríklad 200 barov, a pri teplote ·· ···· vonkajšieho prostredia, tento pridaný stlačený vzduch o teplote okolitého prostredia sa pri kontakte s ohriatym vzduchom v spaľovacej komore, ktorá sa stáva v tomto prípade expanznou komorou, ohreje, rozpína sa a zvýši tlak v spaľovacej komore a pri expanzii koná hnaciu prácu.
9. 9. Spôsob chodu motora, ktorý pracuje jedným spôsobom so stlačeným vzduchom, je usporiadaný z expanznej a odvádzajúcej komory vymedzenej piestom obiehajúcim vo valci a opatrenej výfukovým ventilom a zo samostatnej združenej tlakovej komory, vyznačujúci sa tým, že expanzná a odvádzajúca komora je opatrená prostriedkom na riadenie obehu piestu, ktorý zaistí zastavenie piestu v hornej úvrati, sací a kompresný valec je odstavený, a pri zdvihu piesta expanznej a odvádzajúcej komory nahor, v priebehu cyklu odvádzania, je výfukový otvor tak zatvorený, aby časť expandovaných plynov bola znova stlačená pri zvýšenej teplote a tlaku v expanznej komore, do ktorej sa pri zastavení piesta v hornej úvrati vstrekne z vonkajšieho zásobníka stanovené množstvo stlačeného pridaného vzduchu, tým sa zvýši tlak, ktorý vykonáva prácu a tlačí piest pri jeho spätnom zdvihu.
10. 10. Spôsob chodu motora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že stlačený pridaný vzduch z vysokotlakového zásobníka pred jeho vstrekovaním do tlakovej komory expanduje pri práci spôsobujúcej zníženie jeho teploty a potom sa odvádza do výmenníka so vzduchom z okolitého prostredia, kde sa zohreje a tým, že príjme tepelnú energiu z okolia, zvýši svoj tlak a/alebo teplotu.
11. 11. Spôsob chodu motora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 7 až 10, vyznačujúci sa tým, že stlačený pridaný vzduch z vysokotlakového zásobníka je pred jeho vstrekovaním do tlakovej komory odvádzaný buď priamo alebo po priechode výmenníkom vzduch/vzduch do tepelného ohrievača, kde zvýši svoj tlak a/alebo objem.
12. 12. Spôsob chodu motora podľa nároku 9, ktorý na pohon využíva dva druhy energie, vyznačujúci sa tým, že cyklus otvorenia a zatvorenia výfukového ventilu, ktorý sa otvára pri každej hnacej otáčke pri chode piesta nahor, sa mení tak, že sa otvára v ·· ·· ·· • · · · • · ♦ · · •· · •· • ·· •· • · ·

    14.

    14.

    15.

    15.

    priebehu zdvihu piesta nahor pri každej druhej otáčke a motor je vybavený prívodom vzduchu a paliva, ktorým sa privádza do valca zápalná zmes nasávaná pri spätnom zdvihu piesta, potom je zmes stlačená v združenej expanznej komore, ktorá sa v tomto prípade stáva spaľovacou komorou, v nej je potom zmes zapálená, pri expanzii koná prácu tlakom na piest a potom odchádza výfukovým potrubím rovnako ako v prípade štvordobého motora.

    Spôsob chodu motora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 11, ktorý pracuje troma spôsobmi, vyznačujúci sa tým, že pracuje buď s vstrekovaním pridaného a nepredhrievaného vzduchu a s nulovými emisiami, alebo so stlačeným vzduchom predhriatym v tepelnom ohrievači s vnútorným spaľovaním, ktorý je napájaný bežným palivom a emisie sú takmer nulové, alebo s vnútorným spaľovaním privádzaného vzduchu a paliva, to znamená privádzaním zápalnej zmesi do expanznej komory, v ktorej je zmes zapálená, pri expanzii koná prácu a odchádza výfukovým potrubím ako v prípade klasického štvordobého motora.

    Spôsob chodu motora, ktorý pracuje tromi spôsobmi podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že všetky tri vyššie uvedené spôsoby, to znamená vzduch - pridaný stlačený vzduch, vzduch - pridaný stlačený vzduch ohriaty v ohrievači a vzduch - palivo môžu byť použité samostatne alebo v kombinácii.

    Spôsob chodu motora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 7 až 13, vyznačujúci sa tým, že vzduch nasávaný motorom je filtrovaný jedným alebo niekoľkými filtrami s aktívnym uhlím, alebo mechanickými, chemickými filtrami a molekulovým sitom tak, aby motor neznečisťoval okolie emisiami.

    Zariadenie motora na uskutočňovanie spôsobu podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že je usporiadané zo spaľovacej komory (2) združenej s expanznou komorou (4), v ktorej obieha piest (15) ovládaný zariadením na riadenie obehu piesta, ktoré zastaví piest v jeho hornej úvrati po dobu otáčky o uhol až 150°, keď toto zariadenie pozostáva z prítlačnej páky (17, 17A, 17B, 17C) ovládanej ojnicou (17D) usadenej v čape (18A) hnacieho hriadeľa (18) otáčajúceho sa v osi (18B) a poháňajúceho

    - 22 prostredníctvom hriadeľa (12) kompresora a ojnice (11) piest (9) sacej a kompresnej komory (1), ktorá je spojená so spaľovacou komorou (2) potrubím (5), ktorého otvorenie a zatvorenie ovláda tesniaca klapla (6), a tiež tým, že kľukový hriadeľ (12) sacej a kompresnej komory je poháňaný hnacím kľukovým hriadeľom prostredníctvom mechanického spájacieho prostriedku (21) a jeho cyklus je oneskorený tak, aby piest (15) expanznej a odvádzajúcej komory pri dosiahnutí hornej úvrate sa zastavil po dobu:

    - otvorenia klapky (6),

    - naplnenia spaľovacej komory zmesou stlačenou piestom (9) kompresnej komory pri zdvihu nahor,

    - zatvorenie klapky (6),

    - zapálenie zmesi zapaľovacou sviečkou (3)

    - a spaľovania, ktoré spôsobí zvýšenie tlaku v komore (2) a zatlačenie piesta (15) spojené s vykonávaním práce, tzv. pracovným zdvihom.
13. 17. Zariadenie motora na uskutočňovanie spôsobu podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že je usporiadané zo spaľovacej komory (2) združenej s expanznou komorou (4), v ktorej obieha piest (15) ovládaný zariadením na riadenie obehu piesta, ktoré zastaví piest v jeho hornej úvrati po dobu dlhej uhlovej otáčky, keď toto zariadenie pozostáva z prítlačnej páky (17, 17A, 17B, 17C) ovládanej ojnicou (17D) uloženej v čape (18A) hnacieho hriadeľa (18) otáčajúceho sa v osi (18B) a poháňajúceho prostredníctvom hriadeľa (12) kompresora a ojnice (11) piest (9) sacej a kompresnej komory (1), ktorá je spojená so spaľovacou komorou (2) potrubím (5), ktorého otvorenie a zatvorenie ovláda tesniaca klapka (6), a ďalej tým, že medzi kompresorom a spaľovacou komorou, ktoré prepája potrubie (23), je umiestnená vyrovnávajúca nádrž (22), pričom v potrubí (23) je umiestnená klapka akcelerátora (25) a okrem toho do neho ústí palivová dýza (4), a tiež tým, že po zastavení piesta (15) v hornej úvrati a v priebehu jeho zastavenia v tejto polohe sa otvorí klapka (6), palivová dýza (24) vstrekne stanovené množstvo stlačenej zmesi do komory (2), potom sa klapka zavrie a po aktivácii zapaľovacej sviečky (3) prichádza k horeniu zmesi, ktoré spôsobí zvýšenie tlaku v spaľovacej komore (2) a k pracovnému zdvihu, pri ktorom piest (15) obieha k dolnej úvrati.
14. 18. Zariadenie motora na uskutočňovanie spôsobu podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že do spaľovacej komory (2) ústí dýza (24A) pridaného stlačeného vzduchu prichádzajúceho z vysokotlakového zásobníka (23), ktorá pri chode motora na nižší výkon a po odstavení palivovej dýzy (24) vstrekuje stanovené množstvo pridaného stlačeného vzduchu do spaľovacej komory (2), kde prichádza ku zvýšeniu tlaku, ktorý pri expanzii vykonáva prácu a tlačí piest do spätného zdvihu.
15. 19. Zariadenie motora na uskutočňovanie spôsobu podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že spaľovacia komora (2) je združená s expanznou komorou (4), v ktorej obieha piest (15) ovládaný zariadením na riadenie obehu piesta, ktoré zastaví piest v jeho hornej úvrati po dobu dlhej uhlovej otáčky, keď toto zariadenie pozostáva z prítlačnej páky (17, 17A, 17B, 17C) ovládanej ojnicou (17D) uloženej v čape (18A) hnacieho hriadeľa (18) otáčajúceho sa v osi (18B), pričom táto spaľovacia komora je napájaná dýzou (24A) stlačeného pridaného vzduchu prichádzajúceho z vysokotlakového zásobníka (23), a tiež tým, že výfukový ventil (20) zatvárajúci výfukové potrubie (19) je tak riadený, aby sa otvoril pri dolnej úvrati piesta a zavrel v priebehu zdvihu nahor tohoto piesta (15), aby zbytok plynu v expanznej komore bol znova stlačený a vytvoril žiarovú hlavu stlačeného vzduchu, do ktorej je po zastavení piesta v hornej úvrati vstreknuté stanovené množstvo pridaného stlačeného vzduchu, ktorý spôsobí zvýšenie tlaku v uvedenej komore a pri expanzii od začiatku spätného zdvihu piesta (15) vykonáva prácu.
16. 20. Zariadenie motora na uskutočňovanie spôsobu podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že medzi zásobník (23) stlačeného vzduchu a dýzu (24A) stlačeného pridaného vzduchu je vložený piest (54), ktorý je priamo spriahnutý s hnacím hriadeľom (18) a obieha v zapustenom valci (55) vymedzujúcom pracovnú komoru (35), do ktorej ústí jednak prívodné potrubie (37) vysokotlakového vzduchu, ktorého otvorenie a zatvorenie riadi elektromagnetický posúvač (38) a jednak odvádzajúce potrubie (39) spojené s tepelným výmenníkom vzduch - vzduch alebo s chladičom (41), ktoré je potrubím (42) spojené s vyrovnávajúcou nádržou (43) udržiavajúcou takmer konštantný tlak na finálne použitie, a tiež tým, že vysokotlakový vzduch expanduje a ···· ·· • · · ···· ··· • · · · * · · • · · · · ···· • · · · · · · v _ 24 - .............. ’ pôsobí na piest, pričom vykonáva prácu, pri ktorej sa zníži jeho teplota, a potom odchádza (F) do výmenníka vzduch - vzduch, kde sa ohreje a zväčší sa jeho tlak a/alebo objem.
17. 21. Zariadenie motora na uskutočňovanie spôsobu podľa nároku 10 až 14, vyznačujúce sa tým, že medzi zásobníkom (23) vysokotlakového vzduchu a dýzou (24A) pridaného stlačeného vzduchu je umiestnený tepelný ohrievač (56), ktorého horáky zvýšia teplotu a teda tlak a/alebo objem stlačeného vzduchu, ktorý prichádza (F) z vysokotlakového zásobníka (23) a prechádza výmenníkovým hadom (58) ohrievača.
18. 22. Zariadenie motora podľa nároku 21, vyznačujúce sa tým, že vysokotlakový vzduch zo zásobníka (23) prechádza výmenníkom vzduch - vzduch podľa nároku 20.
19. 23. Zariadenie motora na uskutočňovanie spôsobu podľa nárokov 13 a 14, vyznačujúce sa tým, že zariadenie na riadenie obehu piesta, ktoré zastaví piest v jeho hornej úvrati po dobu dlhej uhlovej otáčky a je usporiadané z prítlačnej páky (17, 17A, 17B, 17C) ovládanej ojnicou (17D) uloženej v čape (18A) hnacieho hriadeľa (18) otáčajúceho sa v osi (18B) a uvedený piest obieha vo valci (16), ktorý je opatrený hlavou (11) obsahujúcou združenú spaľovaciu komoru (2), do ktorej ústí jednak prívodné potrubie opatrené palivovou dýzou (24), ktorej otvorenie a zatvorenie je ovládané ventilom (14A), a jednak výfukové potrubie (19), ktorého otvorenie a zatvorenie je ovládané ventilom (20), ktorý sa môže podľa spôsobu chodu motora otvoriť buď pri každej druhej hnacej otáčke pri zdvihu piesta nahor, alebo pri každej otáčke len v priebehu časti zdvihu piesta nahor a ďalej je uvedená hlava opatrená zapaľovacou sviečkou (3) a dýzou (24A) stlačeného vzduchu prichádzajúceho z vysokotlakového zásobníka (23) a celá táto súprava umožňuje chod motora dvoma spôsobmi, a to pri napájaní pridaným stlačeným vzduchom pre nižší výkon, alebo zápalnou zmesou bežného paliva pre vyšší výkon motora.