SK287587B6 - Štvortaktný spaľovací motor s rotačným kužeľovým segmentom v rozvodovom mechanizme - Google Patents

Abstract

Rotačný kužeľový segment (8) je v rozvodovom mechanizme osadený do tvarovo identického lôžka v spodnej časti hlavy valca (1) tak, že sa otvor v kužeľovej časti segmentu pomocou krokového elektromotora (19) presne v kroku 120° presúva otáčaním v smere od nasávacieho kanála (6) k výfukovému kanálu (7) v osi stopky (9) vyvedenej na vonkajšiu stranu hlavy valca (1).

Description

Vynález je orientovaný do oblasti štvortaktných spaľovacích motorov a rieši predovšetkým zjednodušenie rozvodového mechanizmu, zvýšenie efektívneho výkonu motora znížením odporu nasávania a výfuku, a tým zníženie obsahu NOx vo výfukových plynoch. Okrem toho v dôsledku minimálneho zdvihu rotačného kužeľového segmentu i výrazného zníženia hladiny hlučnosti motora. Preto je zvlášť vhodný na výrobu naftových motorov.

Doterajší stav techniky

Rotačný systém v časti rozvodového mechanizmu obdobného charakteru ako predstavuje štvortaktný spaľovací motor s rotačným kužeľovým segmentom v rozvodovom mechanizme podľa tohto vynálezu nie je v doterajšom stave techniky známy. Čiastočne porovnateľné sú kyvné, posuvné alebo posúvacie systémy rozvodových mechanizmov spaľovacích motorov, ktorých nevýhodou sú však netesnosti a pomerne veľké trecie plochy rozvodových elementov, ako aj značný rozsah zdvihu funkčných časti.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky rieši štvortaktný spaľovací motor s rotačným kužeľovým segmentom v rozvodovom mechanizme podľa tohto vynálezu, ktorého ústredným elementom je rotačný kužeľový segment v tvare zrezaného kužeľa, vybavený jedným otvorom, vsadený do tvarovo identického lôžka v spodnej časti hlavy valca tak, že jeho stopka je kalibrovaným otvorom vyvedená na vonkajšiu stranu hlavy valca, vybavená pružinou, čím sa dosiahne tesné dosadnutie segmentu do lôžka v spodnej časti hlavy valca, a tak v závislosti od jednotlivých taktov motora striedavo otvára a zatvára otvor nasávacieho a výfukového kanála, usporiadané tak, že vo vzťahu k pozícii zapaľovacej sviečky, resp. dýzy vstrekovania zaujímajú polohu pootočenú o 120°.

Počas taktu kompresie a expanzie je otvor rotačného kužeľového segmentu v polohe II., keď prekrýva otvor zapaľovacej sviečky, resp. dýzy vstrekovania.

Presúvanie otvoru rotačného kužeľového segmentu medzi polohami I., II. a III. v závislosti od práve prebiehajúceho pracovného taktu motora obstaráva vonkajší element, napr. krokový elektromotor prostredníctvom stopky rotačného kužeľového segmentu tak, že v čase krátkodobého impulzu sily Fi na prekonanie direktívnej sily pružiny, ktorá obstaráva tesné dosadnutie rotačného kužeľového segmentu do lôžka v spodnej časti hlavy valca sa tento o mieru vertikálneho zdvihu a uvoľní a krokový elektromotor ho prestaví do polohy nasledujúceho pracovného taktu motora.

Krokový elektromotor teda obstaráva presúvanie otvoru rotačného kužeľového segmentu v závislosti od prebiehajúceho taktu spaľovacieho motora, presne v kroku 120°, polohou I. nasávanie počnúc, polohou III. výfuku končiac, pričom je tento proces riadený elektronickou logikou vo väzbe na otáčky kľukového hriadeľa motora.

Pri presúvaní otvoru rotačného kužeľového segmentu medzi polohami III. výfuku a 1. nasávania s ohľadom na usporiadanie otvorov výfukového a nasávacieho kanála v hlave valca, nedochádza k časovému prekrytiu oboch taktov. To znamená, že únik čerstvej spaľovacej zmesi do výfukových plynov nie je možný. Okrem toho všetky otvory v hlave valca vstupujúce do priestoru rozvodového systému rotačného kužeľového segmentu sú vybavené tesniacimi krúžkami, dopružovanými k vonkajšiemu povrchu rotačného kužeľového segmentu, čím sa tesniaci účinok úmerne zvýši.

Najdôležitejším faktorom v porovnaní s doterajším stavom techniky je aktívny prierez otvorov nasávania a výfuku, čo v dôsledku zníženia odporov prispieva k efektívnosti spaľovacieho procesu. Druhým významným faktorom je nízka miera vertikálneho zdvihu rotačného kužeľového segmentu, čo výrazne znižuje hladinu hluku spaľovacieho motora. Okrem toho, usporiadanie rotačného systému rozvodového mechanizmu podľa vynálezu, vzhľadom na nízku mieru vertikálneho zdvihu rotačného kužeľového segmentu umožňuje dosiahnuť vysoký stupeň kompresie v závislosti od tvaru kužeľového nadstavca piesta, čo taktiež prispieva k vyššej efektívnosti spaľovacieho procesu.

Celkove sa vyšší účinok štvortaktného spaľovacieho motora podľa tohto vynálezu prejaví vo zvýšení merného výkonu, zvýšení hospodárnosti v spotrebe paliva, v znížení hlučnosti, a tým i v celom komplexe znížení negatívnych účinkov na životné prostredie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 znázorňuje v línii rezu A-A riešenie hlavy valca v zmysle predmetu vynálezu.

Obr. 2 znázorňuje vzájomné usporiadanie otvorov nasávacieho kanála, výfukového kanála a otvoru zapaľovacej sviečky, vo väzbe k rotačnému kužeľovému segmentu v hlave valca s vyznačením jeho smeru otáčania.

Príklady uskutočnenia vynálezu

V zjednodušenej podobe je princíp a usporiadanie hlavných častí štvortaktného spaľovacieho motora s rotačným kužeľovým segmentom v rozvodovom mechanizme znázornený na obr. 1.

Tento obrázok predstavuje rez hlavy valca 1 a bloku valca 2, ktoré sú vzájomne oddelené tesnením 5. V bloku valca 2 je pohyblivo uložený piest 3, ojnicou 4 spojený s kľukovým hriadeľom motora.

V hlave valca 1 je ako ústredný element rozvodového mechanizmu uložený rotačný kužeľový segment 8 s jedným otvorom vo svojej kužeľovej časti, ktorého tesné dosadnutie do lôžka v spodnej časti hlavy valca 1 zabezpečuje pružina 12, predpätá medzi opierkou axiálneho ložiska 10 a tanierom pružiny 13, fixovaného v stopke rotačného kužeľového segmentu 9 dvojdielnou kužeľovou vložkou 1_L Funkciu tesnenia spaľovacej komory plní labyrintové tesnenie 15 v hornej časti rotačného kužeľového segmentu 8 a v pozícii otvoru nasávacieho kanála 6, výfukového kanála 7 a zapaľovacej sviečky 18 tesniace krúžky 16 tlačené k vonkajšiemu plášťu rotačného kužeľového segmentu 8 dotláčacou pružinou 17. Impulz vznietenia obstaráva zapaľovacia sviečka 18. ktorá v hornej úvrati piesta 3 v takte kompresie zapáli stlačenú zmes paliva vo vymedzenom priestore vnútra rotačného kužeľového segmentu 8 a kužeľového nadstavca piesta 20. Pre rýchlejšie šírenie horenia zmesi v čase taktu expanzie je v kužeľovom nadstavci piesta 20 vyhovený prešlahový kanál plameňa 21. Súčasťou takto vyhotoveného rozvodového mechanizmu je ešte krokový elektromotor 19. ktorý obstaráva presúvanie otvoru rotačného kužeľového segmentu do príslušnej pozície pracovného taktu spaľovacieho motora a impulzný generátor sily Fi, ktorá v okamihu zmeny pracovného taktu spaľovacieho motora pôsobí na stopku rotačného kužeľového segmentu 9, čím vytvára medzi lôžkom hlavy valca 1 a rotačným kužeľovým segmentom 8 medzeru, ktorá sa rovná miere vertikálneho zdvihu rotačného kužeľového segmentmi. Vonkajšie časti rozvodového mechanizmu z dôvodu účinného mazania sú kryté schematicky vyznačeným krytom rozvodového mechanizmu 14.

Priemyselná využiteľnosť

Vynález je možné využiť predovšetkým v automobilovom priemysle. Možnosti využitia sú však všade tam, kde sa štvortaktné spaľovacie motory používajú ako pohonné agregáty.

PATENTOVÝ NÁROK

Claims (1)

1. Štvortaktný spaľovací motor s rotačným kužeľovým segmentom v rozvodovom mechanizme, s jedným otvorom v kužeľovej časti segmentu, ktorý sa presne v kroku 120 presúva otáčaním v smere od nasávacieho k výfukovému kanálu tak, aby otvor rotačného kužeľového segmentu v jednotlivých pracovných taktoch prekryl otvor práve prebiehajúceho taktu, vyznačujúci sa tým, že do tvarovo identického lôžka v spodnej časti hlavy valca (1) je vsadený rotačný kužeľový segment (8) so stopkou (9) kalibrovaným otvorom vyvedenou na vonkajšiu stranu hlavy valca (1) tak, že medzi opierku axiálneho ložiska (10) a tanier pružiny (13) fixovaný v hornej časti stopky (9) dvojdielnou kužeľovou vložkou (11) je vsadená predpätá pružina (12), ktorá zabezpečuje tesné dosadnutie segmentu do lôžka v spodnej časti hlavy valca (1), čím vytvára vzájomné oddelenie otvoru nasávacieho kanála (6), otvoru výfukového kanála (7) a otvoru zapaľovacej sviečky (18) medzi sebou, pričom na zvýšenie tesniaceho účinku sú v mieste týchto otvorov vyhotovené drážky na uloženie tesniacich krúžkov (16), dotláčaných k vonkajšiemu povrchu kužeľovej časti rotačného kužeľového segmentu (8) dotláčacou pružinou (17), zatiaľ čo funkciu tesnenia v axiálnom smere stopky (9) plní labyrintové tesnenie (15), funkciu nastavenia optimálneho kompresného pomeru tvar kužeľového nadstavca piesta (20) s prešľahovým kanálom (21), funkciu presúvania otvoru rotačného kužeľového segmentu do príslušnej pozície pracovného taktu spaľovacieho motora v danom prípade obstaráva krokový elektromotor (19) a požadovanú medzeru rotačného kužeľového segmentu (8) v lôžku spodnej časti hlavy valca (1) v rozsahu miery zdvihu rotačného kužeľového segmentu (o) v okamihu otočenia otvoru do nasledujúcej pracovnej polohy zabezpečuje impulzný generátor sily (F;) v závislosti od otáčok kľukového hriadeľa.