SK5241Y1

SK5241Y1 - Double-stroke engine with eccentric circular piston

Info

Publication number: SK5241Y1
Application number: SK5086-2008U
Authority: SK
Inventors: Pavel Dobrodenka; Peter Dobrodenka; Anton Dobrodenka
Original assignee: Pavel Dobrodenka; Peter Dobrodenka; Anton Dobrodenka
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2009-09-07
Also published as: SK50862008U1

Abstract

Dvojtaktný motor s vystredeným kruhovým piestom je konštruovaný tak, že vystredený kruhový piest (1) je výkyvný v rozsahu 0° až 360° aje stabilizačnou tyčou (2) prepojený so stabilizátorom (3) polohy. Kľukový hriadeľ (4) kinematický prepája vystredený kruhový piest (1) v jeho stredovej osi (5) so sústavou štyroch pracovných lamiel (6) v stredovej osi (7) valca (8). V stredovej osi (7) valca (8)je uložený hriadeľ na odoberaný krútiaci moment. Bočnica (9) valca (8) obsahuje štyri symetrické páry výfukového a plniaceho kanála (10 a 11) usporiadaných na polomere (r) dolnej úvrate kruhového piesta (1). Vnútorná obvodová plocha valca (8) je oválneho alebo polkruhového tvaru a taktiež obvodová plocha kruhového piesta (1) je komplementárneho oválneho alebo polkruhového tvaru a taktiež koncové časti pracovných lamiel (6) sú oválneho alebo polkruhového tvaru. Koncové časti pracovných lamiel (6) sú vybavené tesniacimi tvarovanými lištami (12). Symetrické páry výfukového a plniaceho kanála (10 a 11) sú trojuholníkového tvaru. Pracovné lamely (6) majú premenlivý uhol (LAMBDA) vzájomného roztvorenia. Pracovné lamely (6) sú v mieste prechodu cez kruhový piest (1) vedené v utesňovacom výkyvnom mechanizme.The two-stroke engine with the centered piston is Constructed so that the centered circular piston (1) is pivotable between 0 ° and 360 ° and interconnected with the stabilizing bar (2) with the position stabilizer (3). Crankshaft (4) kinematic interconnects the centered circular piston (1) in its center axis (5) with four working slats (6) in the central axis (7) of the cylinder (8). There is a central axis (7) of the cylinder (8) stored torque shaft. Sidewall (9) the cylinder (8) comprises four symmetrical exhaust and filling pairs channel (10 and 11) arranged on radius (r) the bottom dead center of the circular piston (1). Internal Circuit the surface of the cylinder (8) is oval or semi-circular in shape a also the circumferential surface of the circular piston (1) is complementary oval or semicircular and also the end portions of the work plates (6) are oval or semicircular shape. Ends of working slats (6) they are provided with sealing moldings (12). symmetric the exhaust and feed pairs (10 and 11) are triangular shape. The working slats (6) are variable the angle (LAMBDA) of the mutual spacing. Work plates (6) are guided at the point of passage through the circular piston (1) sealing mechanism.

Description

SK 5241 Υ1SK 5241 Υ1

Oblasť technikyTechnical field

Predstavované technické riešenie sa týka konštrukcie dvojtaktného motora s vystredeným kruhovým piestom, Technické riešenie spadá z hľadiska výroby do oblasti strojárenstva a spaľovacích motorov.The presented technical solution concerns the construction of a two-stroke engine with a centered circular piston. The technical solution belongs to the field of engineering and internal combustion engines.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Zo stavu techniky je známe veľké množstvo motorov. Najviac známym mechanickým piestovým motorom pre prevod tlaku plynného média na rotačný pohyb je piestový motor s kľukovým mechanizmom, ktorý napokon vyústil do konštrukcií piestových spaľovacích motorov využiteľných najmä v automobilovom priemysle. Konštrukcia týchto motorov je známa.Many motors are known in the art. The most known mechanical piston engine for converting the pressure of a gaseous medium into a rotary motion is a piston engine with a crank mechanism which ultimately resulted in piston internal combustion engine designs particularly useful in the automotive industry. The design of these motors is known.

Je známa ale aj konštrukcia spaľovacích motorov osadených piestami s rotačným pohybom, ktoré už nevyžadujú kľukový mechanizmus. Princíp mechanického spaľovacieho motora s rotačným piestom bez kľukového mechanizmu doteraz najuspokojivejšie riešia motory s kruhovým pohybom piesta v statore v tvare skrátenej epitrochoidy. Boky krúživého piesta tohto motora sú tvorené troma rovnakými oblúkmi. Vytvárajú tak tri navzájom oddelené komory meniace periodicky svoj objem. Pohyb piesta vnútri komory je zaistený vystredením dvoch ozubených kolies. Za jednu otáčku piestu prebehnú tri pracovné cykly. Klasickým predstaviteľom takéhoto motora je tzv. Wankelov motor opísaný v US patentoch č. 3 442 257 a 4 434 757 a v DE patente č. 3 027 208. U tohto typu motora dosiaľ pretrvávajú nedostatky hlavne s utesnením jednotlivých komôr a s opotrebovaním tesniacich líšt. Vznikajú tak straty pohonnej zmesi, ktorá sa premiešava s výfukovými plynmi. Ďalšia nevýhoda, ktorá ovplyvňuje rozšírenie tohto typu motora, je vyššia spotreba oleja. Spálený olej a produkty nedokonalého spaľovania paliva vytvárajú viac škodlivých výfukových plynov, než klasické piestové motory. Problematický je taktiež odvod tepla z rotujúceho piestu. Nedostatky pretrvávajú tiež vo vyvážení pohyblivých častí s ohľadom na vibrácie.However, it is also known to design internal combustion engines fitted with rotary pistons which no longer require a crank mechanism. The principle of a mechanical internal combustion engine with a rotary piston without a crank mechanism has so far been satisfactorily solved by motors with a circular motion of the piston in the stator in the form of a shortened epitrochoid. The sides of the rotary piston of this engine are made up of three equal arcs. They thus create three separate chambers that change their volume periodically. The movement of the piston inside the chamber is ensured by the centering of the two gears. Three duty cycles are performed per piston revolution. The classic representative of such an engine is the so-called. The Wankel engine disclosed in U.S. Pat. Nos. 3,442,257 and 4,434,757; In this type of engine, there are still deficiencies, in particular with the sealing of the individual chambers and the wear of the sealing strips. This results in loss of fuel mixture, which is mixed with the exhaust gases. Another disadvantage that affects the expansion of this type of engine is the higher oil consumption. Burned oil and incomplete combustion products create more harmful exhaust gases than conventional piston engines. Heat dissipation from the rotating piston is also problematic. Deficiencies also persist in balancing moving parts with respect to vibration.

Ďalším typom motorov, ktoré pracujú s kruhovým pohybom piesta, je motor, ktorého tvarovaný piest sa pohybuje vo valcovej komore statora v tvare anuloidu opísaný napríklad v CS autorskom osvedčení AO 195 393. Tvarovaný piest má jeden alebo dva protiľahlé klinovité výstupky, na ktoré kĺzne dosadajú tesniace lišty, nesymetricky umiestnené v statore. Kruhovým pohybom piesta a vratnými pohybmi tesniacich líšt sa rozdeľuje stator motora na jednotlivé pracovné priestory. U tohto typu motora je treba k spoľahlivému ovládaniu tesniacich líšt zvláštneho ovládacieho mechanizmu. Okrem toho lopatky rotora vyžadujú tesnenie v skrini statora, napríklad radiálnymi lištami. U vyššie opísaných motorov s rotačnými piestami sa tak prakticky nedajú dosiahnuť potrebné kompresné tlaky. Dosiaľ všetky známe typy rotačných motorov sa vyznačujú konštrukciou, kde ich lopatky smerujú do stredu vystredeného rotujúceho segmentu. Tým sa mení uhol dotyku týchto lopatiek na vnútorné steny statora, čo je nevýhodné z hľadiska utesnenia týchto lopatiek voči vnútornej stene statora. Ďalšou nevýhodou je ten fakt, že sa vysúvaním a zatláčaním lopatky mení jej hĺbka zasunutia alebo vysunutia, ktorá je zvyčajne na vnútorné steny statora dotláčaná pružinami.Another type of motor that operates with a circular motion of the piston is an engine whose shaped piston moves in a torus-shaped stator cylindrical chamber described, for example, in CS AO 195 393. The shaped piston has one or two opposing wedge-shaped projections on which they slide sealing strips, unbalanced in the stator. The circular motion of the piston and the reciprocating movements of the sealing strips divide the motor stator into individual working spaces. In this type of motor, a separate control mechanism is required to reliably control the sealing strips. In addition, the rotor blades require a seal in the stator housing, for example by radial strips. With the rotary piston engines described above, the necessary compression pressures are virtually impossible to achieve. So far, all known types of rotary motors are characterized by a design where their blades are directed to the center of the centered rotating segment. This changes the angle of contact of these blades to the inner walls of the stator, which is disadvantageous in terms of sealing these blades against the inner wall of the stator. A further disadvantage is that by extending and pushing the blade, its insertion or withdrawal depth changes, which is usually compressed by the springs on the inner walls of the stator.

Preto vznikla požiadavka na konštrukciu motora s lepšími technickými parametrami, ktorý by bol jednoduchej konštrukcie s minimálnym počtom súčiastok, a najmä s vyššou tesnosťou statora a súčasťami rotora. Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisované technické riešenie v predloženom úžitkovom vzore.Therefore, there has been a demand for a motor design with better technical parameters, which would be of simple design with a minimum number of parts, and in particular with a higher stator tightness and rotor components. The result of this effort is the technical solution described in the utility model presented below.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Vyššie uvedené nedostatky sú odstraňované konštrukciou dvojtaktného motora s vystredeným kruhovým piestom pozostávajúcou z valca a vnútri neho súosovo vystredeného kruhového piesta a z pracovných lamiel a zapaľovacími sústavami umiestnenými na valci, ktorého podstata spočíva v tom, že jeho vystredený kruhový piest je výkyvný v rozsahu 0° až 360° a je stabilizačnou tyčou prepojený so stabilizátorom polohy. Ďalej kľukový hriadeľ kinematický prepája vystredený kruhový piest v jeho stredovej osi so sústavou štyroch pracovných lamiel v stredovej osi valca. V stredovej osi valca je uložený zároveň aj hriadeľ pre odoberaný krútiaci moment. Podstatným znakom riešenia je aj fakt, že aspoň jedna bočnica valca obsahuje štyri symetrické páry výfukového a plniaceho kanála usporiadaných na polomere dolnej úvrate kruhového piesta.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the construction of a two-stroke engine with a centered circular piston consisting of a cylinder and a coaxially centered circular piston inside it and of working lamellas and ignition assemblies located on the cylinder, whose essence is that its centered circular piston is 0 360 ° and is connected to the stabilizer by a stabilizer bar. Further, the crankshaft kinematic connects the centered circular piston in its central axis with a system of four working plates in the central axis of the cylinder. In the central axis of the cylinder there is also a shaft for the removed torque. An essential feature of the solution is also that at least one sidewall of the cylinder comprises four symmetrical pairs of exhaust and filling ducts arranged at the radius of the bottom dead center of the circular piston.

Vo výhodnom uskutočnení je jednak vnútorná obvodová plocha valca oválneho alebo polkruhového tvaru a taktiež obvodová plocha kruhového piesta je komplementárneho oválneho alebo polkruhového tvaru. Potom aj koncové časti pracovných lamiel sú oválneho alebo polkruhového tvaru.In a preferred embodiment, the inner peripheral surface of the cylinder is oval or semicircular in shape and the peripheral surface of the circular piston is complementary oval or semicircular in shape. Then, the end portions of the working plates are oval or semi-circular in shape.

Na zvýšenie účinnosti motora sú koncové časti pracovných lamiel opatrené tesniacimi tvarovanými lištami.In order to increase the efficiency of the engine, the end sections of the working plates are provided with sealing moldings.

Účinnosť motora sa zvyšuje aj tak, že symetrické páry výfukového a plniaceho kanála sú tvaru trojuholníkov.The efficiency of the engine is also increased so that the symmetrical pairs of the exhaust and fill passages are triangular in shape.

SK 5241 Υ1SK 5241 Υ1

Dôležitým znakom je aj skutočnosť, že pracovné lamely majú premenlivý uhol vzájomného roztvorenia a pracovné lamely sú v mieste prechodu cez kruhový piest vedené v utesňovacom výkyvnom mechanizme. Je výhodné, ak utesňovacím výkyvným mechanizmom je valec s axiálnou štrbinou uložený v sedle kruhového piesta.An important feature is the fact that the work vanes have a variable opening angle and the work vanes are guided in the sealing pivot mechanism at the point of passage through the circular piston. It is preferred that the sealing pivot mechanism is an axial slot cylinder mounted in the seat of the circular piston.

Je možný aj variant, kde stabilizačnú tyč tvorí jedna pracovná lamela.A variant is also possible, in which the stabilizing bar is formed by one working lamella.

Vyššie uvedené kinematické usporiadania pre motor sa už len doplňujú o konštrukčné komponenty nevyhnutné pre spaľovací motor.The above-mentioned kinematic arrangements for the engine are merely complemented by the structural components necessary for the internal combustion engine.

Výhody konštrukčného usporiadania motora skonštruovaného podľa tohto úžitkového vzoru spočívajú najmä v tom, že oproti iným motorom s rotujúcim piestom je podstatne zdokonaleným konštrukčným spôsobom je vyriešené tesnenie rotujúcich pracovných lamiel, pretože tieto smerujú do osi rotácie valca. Nedochádza k vibráciám motora.Advantages of the engine configuration constructed according to this utility model are, in particular, that in comparison to other rotary piston engines, a substantially improved design method resolves the sealing of the rotating working blades, since they are directed towards the axis of rotation of the cylinder. No motor vibrations.

Oproti klasickému piestovému motoru je u tohto motora možnosť preplňovania pretože plniaci kanál sa zatvára neskôr ako výfukový. Na preplach je nutný pretlak vzduchu. Ďalšou výhodou je fakt, že kruhový piest, ktorý má menší polomer ako valec, nerotuje okolo svojej osi, ale vykonáva výkyvný pohyb v rozsahu 0° až 360°, ktorý je limitovaný vnútornými stenami valca. To znamená, že medzi kruhovým piestom a valcom nenastáva trenie.Compared to a conventional piston engine, this engine has the possibility of supercharging because the filling channel closes later than the exhaust. Air overpressure is required for flushing. Another advantage is that the circular piston, which has a smaller radius than the cylinder, does not rotate about its axis, but performs a pivoting movement in the range of 0 ° to 360 °, which is limited by the inner walls of the cylinder. This means that there is no friction between the circular piston and the cylinder.

Výhody motorov podľa vynálezu sa prejavia najmä v automobilovom priemysle, kde môže byť umiestnený v miestach, kde klasické piestové motory nebolo možné umiestniť.The advantages of the engines according to the invention are particularly evident in the automotive industry, where it can be located in places where conventional piston engines could not be located.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Konštrukčné usporiadanie dvojtaktného motora s vystredeným kruhovým piestom podľa tohto technického riešenia bude bližšie ozrejmené pomocou výkresov, na ktorých obr, 1 znázorňuje podstatnú časť konštrukcie motora s pracovnými lamelami v tvare doskových lopatiek a výkyvné uloženie kruhového piesta. Na obr. 2 je znázornený priečny tvar valca, kruhového piesta a pracovných lamiel.The construction of a two-stroke centered piston engine according to the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings, in which Fig. 1 shows a substantial part of the motor construction with working vanes in the form of plate vanes and swinging arrangement of the circular piston. In FIG. 2 shows the transverse shape of the cylinder, the circular piston and the working blades.

Príklady uskutočneniaEXAMPLES

Príklad 1Example 1

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísaná konštrukcia dvojtaktného spaľovacieho motora s vystredeným kruhovým piestom, ktorého podstatná časť konštrukcie je znázornená na obr. 1. Pozostáva z valca 8 a vnútri neho súosovo vystredeného kruhového piesta 1. Valec 8 je opatrený dvoma bočnicami 9. Valec 8 na svojom obvode je opatrený štyrmi zapaľovacími sústavami 13. Vystredený kruhový piest 1 je výkyvný v rozsahu 0° až 360° a je stabilizačnou tyčou 2 prepojený so stabilizátorom 3 polohy. Kľukový hriadeľ 4 kinematický prepája vystredený kruhový piest 1 v jeho stredovej osi 5 so sústavou štyroch pracovných lamiel 6 v stredovej osi 7 valca 8. V stredovej osi 7 valca 8 je uložený zároveň aj hriadeľ pre odoberaný krútiaci moment.In this example of a particular embodiment, the construction of a two-stroke internal combustion piston engine is described, a substantial part of which is shown in FIG. 1. It consists of a cylinder 8 and a coaxially centered circular piston 1 inside it. The cylinder 8 is provided with two side walls 9. The cylinder 8 on its periphery is provided with four ignition assemblies 13. The centered piston 1 is pivotable in the range of 0 ° to 360 °. a stabilizer bar 2 connected to a position stabilizer 3. The crankshaft 4 kinematic connects the centered circular piston 1 in its central axis 5 with the system of four working blades 6 in the central axis 7 of the cylinder 8. At the same time, the shaft for the torque is taken in the central axis 7 of the cylinder 8.

Pracovné lamely 6 majú premenlivý uhol λ vzájomného roztvorenia. Pracovné lamely 6 sú v mieste prechodu cez kruhový piest 1 vedené v utesňovacom výkyvnom mechanizme. V tomto príklade utesňovacím výkyvným mechanizmom je valec s axiálnou štrbinou uložený v sedle kruhového piesta 1. Vnútorná obvodová plocha valca 8 je polkruhového tvaru a taktiež obvodová plocha kruhového piesta 1 je komplementárneho polkruhového tvaru. Potom aj koncové časti pracovných lamiel 6 sú polkruhového tvaru tak, ako je to znázornené na obr. 2. Koncové časti pracovných lamiel 6 sú opatrené tesniacimi tvarovanými lištami 12. Jedna bočnica 9 valca 8 obsahuje štyri symetrické páry výfukového a plniaceho kanála 10 a 11 usporiadaných na polomere r dolnej úvrate kruhového piesta 1. Symetrické páry výfukového a plniaceho kanála 10 a 11 sú tvaru trojuholníkov.The working vanes 6 have a variable angle λ of mutual expansion. At the point of passage through the circular piston 1, the work vanes 6 are guided in a sealing pivot mechanism. In this example, the sealing pivot mechanism is an axial slot cylinder housed in the seat of the circular piston 1. The inner peripheral surface of the cylinder 8 is semicircular in shape, and also the peripheral surface of the circular piston 1 is of complementary semicircular shape. Thereafter, the end portions of the working lamellae 6 are semicircular in shape as shown in FIG. 2. The end portions of the working blades 6 are provided with sealing moldings 12. One side 9 of the cylinder 8 comprises four symmetrical pairs of exhaust and fill passages 10 and 11 arranged at the radius r of the bottom dead center of the piston 1. Symmetrical pairs of exhaust and fill passages 10 and 11 are Triangular shape.

Príklad 2Example 2

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opísané alternatívne usporiadanie dvojtaktného spaľovacieho motora s vystredeným kruhovým piestom, ktorého podstatná časť konštrukcie je znázornená na obr. 1. Rozdielny je tvar vnútornej obvodovej plochy valca 8, ktorý je oválny. Potom aj obvodová plocha kruhového piesta 1 je komplementárneho oválneho tvaru. Taktiež aj koncové časti pracovných lamiel 6 sú oválneho tvaru. Koncové časti pracovných lamiel 6 sú opatrené tesniacimi tvarovanými lištami 12.In this example of a particular embodiment, an alternative arrangement of a two-stroke internal combustion engine having a circular piston is described, a substantial part of which is shown in FIG. 1. Different is the shape of the inner peripheral surface of the cylinder 8, which is oval. Then the peripheral surface of the circular piston 1 is of a complementary oval shape. Also, the end portions of the working plates 6 are oval in shape. The end portions of the working plates 6 are provided with sealing moldings 12.

SK 5241 ΥΙSK 5241

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Konštrukčné usporiadanie dvojtaktného motora s vystredeným kruhovým piestom podľa tohto technického riešenia nachádza uplatnenie najmä v automobilovom priemysle. Uplatnenie možno očakávať ale aj v železničnej a lodnej trakcii, v poľnohospodárskych strojoch, a stacionárnych aplikáciách záložných zdrojov elektrickej energie a podobne.The design of the two-stroke engine with the centered piston according to this technical solution finds application especially in the automotive industry. However, it can also be used in railway and marine traction, in agricultural machinery, and in stationary applications of back-up power sources and the like.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims

A two-stroke centered piston engine with working blades and ignition assemblies mounted on a cylinder, characterized in that the centered piston (1) is pivotable in the range of 0 ° to 360 ° and is connected to the stabilizer (3) by a stabilizer bar (2) ) position, wherein the crankshaft (4) kinematic connects the centered circular piston (1) in its center axis (5) with a set of four working plates (6) in the center axis (7) of the cylinder (8), in the center axis (7) of the cylinder (8) a torque shaft is mounted; the at least one sidewall (9) of the cylinder (8) comprises four symmetrical pairs of exhaust and filling passages (10 and 11) arranged on the radius (r) of the bottom dead center of the circular piston (1).

Centered circular piston engine according to claim 1, characterized in that the inner peripheral surface of the cylinder (8) is oval or semi-circular in shape and the peripheral surface of the circular piston (1) is complementary oval or semi-circular in shape and The plates (6) are oval or semicircular in shape.

Centered circular piston two-stroke engine according to claim 1 and 2, characterized in that the end portions of the working blades (6) are provided with sealing moldings (12).

Centered circular piston two-stroke engine according to claim 1 and 2, characterized in that the symmetrical pairs of the exhaust and filling passages (10 and 11) are triangular in shape.

Centered circular piston two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the working vanes (6) have a variable angle (λ) of relative to each other.

Centered circular piston two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the working vanes (6) are guided in the sealing pivot mechanism at the point of passage through the circular piston (1).

Centered circular piston two-stroke engine according to claim 1, characterized in that the sealing swivel mechanism is an axial slot cylinder mounted in the seat of the circular piston (1).

A two-stroke, circular-piston engine according to claim 1, characterized in that the stabilizing bar (2) is formed by one working blade (6).

2 drawings