SK9597Y1 - Šesťtaktný motor a spôsob jeho činnosti - Google Patents

Abstract

Šesťtaktný motor má na kľukovom hriadeli (1) otočne upevnenú ojnicu (2), druhý koniec ojnice (2) je spojený pomocou čapu s piestom (3), ktorý je posuvne uložený vo valci (4), horná časť valca (4) je uzatvorená hlavou (5), v ktorej je umiestnená zapaľovacia sviečka (6) alebo vstrekovacia dýza (6´), v hlave (5) je vytvorený aspoň jeden nasávací palivový kanál (7) spojený s palivovým vstrekovacím čerpadlom a uzatváraný nasávacím palivovým ventilom (8), aspoň jedna vodná vstrekovacia dýza (9) spojená s vodným vstrekovacím čerpadlom na demineralizovanú vodu a uzatváraná nasávacím vodným ventilom (10) a aspoň jeden výfukový kanál (11) uzatváraný výfukovým ventilom (12), pričom ventily (8, 10, 12) sú ovládané elektronicky alebo pomocou vačkového hriadeľa, ktorý je spolupracujúci s kľukovým hriadeľom (1), pričom otáčky kľukového hriadeľa (1) proti vačkovému hriadeľu sú v pomere 3 : 1. Činnosť šesťtaktného motora je nasledujúca, v prvom takte sa piest (3) pohybuje smerom dole a vzduch s palivom v pomere 1 : 15 až 1 : 25 sa dostáva do valca (4) alebo vzduch bez paliva sa dostáva do valca (4), v druhom takte sa piest (3) pohybuje smerom hore a vykonáva sa stláčanie vzduchu s palivom alebo bez paliva, v treťom takte na zapaľovacej sviečke (6) preskočí iskra a nastáva výbuch alebo po vstreknutí paliva vstrekovacou dýzou (6´) nastáva výbuch, piest (3) sa pohybuje smerom dole, vo štvrtom takte v spodnom úvrate piesta (3) sa pootvorí výfukový ventil (12), zníži sa tlak vo valci (4) a piest (3) sa začne pohybovať smerom hore a stláčať výfukové plyny s teplotou 500 °C až do horného úvratu piesta (3), kde plyny dosiahnu 2 000 °C, v piatom takte v hornom úvrate piesta (3) sa vstrekne do valca (4) demineralizovaná voda, dôjde k expanzii a piest (3) sa pohybuje smerom dole, v šiestom takte sa pri pohybe piesta (3) smerom hore vytlačí para zmiešaná s výfukovými plynmi von z valca (4) cez výfukový kanál (11).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka šesťtaktného spaľovacieho motora so vstrekovaním vody do valca a spôsob jeho činnosti.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti je najznámejším a najvyužívanejším motorom štvortaktný motor. Štvortaktný motor, taktiež označovaný aj ako štvordobý motor či ľudovo štvortakt, je piestový spaľovací motor pracujúci na štyri doby alebo inak povedané v štyroch taktoch. To znamená, že pracovný cyklus motora prebehne počas štyroch zdvihov piesta a dvoch otáčok kľukového hriadeľa. Podľa spôsobu zapálenia zmesi sa pracovné cykly mierne odlišujú pre zážihový a vznetový motor.

Zážihový štvortaktný motor má nasledujúce pracovné cykly:

1. Nasávanie - Pri pohybe piesta smerom nadol sa priestor nad piestom zväčšuje a zároveň sa otvoria aj nasávacie ventily. To spôsobí pokles tlaku nad piestom (tlak nad piestom je nižší ako atmosférický tlak). Tento rozdiel tlakov umožní motoru nasať do valcov cez nasávacie potrubie potrebné množstvo vzduchu aj s palivom. Vzduch a palivo spolu tvoria zápalnú zmes.

2. Kompresia - Potom, ako piest dosiahne svoj dolný úvrat, sa začne pohybovať smerom hore. Piest svojím pohybom smerom hore stláča zmes, ktorá sa vďaka tomu zahrieva a pretože sa nemôže rozpínať, stúpa aj tlak. Vysoká teplota a tlak podporuje odparovanie paliva a jeho premiešanie so vzduchom a zmes je výbušnejšia. Počas kompresie sú nasávacie a výfukové ventily zatvorené.

3. Expanzia - Počas tejto fázy na zapaľovacej sviečke preskočí iskra, ktorá zapáli stlačenú zmes. Po zapálení začne zmes expandovať a piest posúva smerom dole k jeho dolnému úvratu.

4. Výfuk - Počas tejto fázy sa otvoria výfukové ventily, ktoré umožnia dostať sa výfukovým plynom von z valca. Na konci expanzie je tlak vo valci vyšší ako atmosférický tlak, vďaka čomu sú výfukové plyny vytláčané z valca von. Zvyšné výfukové plyny zas vytlačí piest pri pohybe k hornému úvratu. Aby sa však zlepšilo vyprázdňovanie valca, zatvárajú sa výfukové ventily až potom, ako dosiahne piest horný úvrat a nasávacie ventily sú už otvorené.

Vznetový štvortaktný motor má nasledujúce pracovné cykly:

Princíp činnosti štvortaktného vznetového motora je veľmi podobný činnosti štvortaktného zážihového motora. Hlavným rozdielom je fakt, že sa do valcov nasáva len čistý vzduch, do ktorého sa po stlačení a zahriatí vstrekuje nafta a vzniknutá zmes sa zapaľuje kompresným teplom.

1. Nasávanie - Piest sa pohybuje zo svojho horného úvratu smerom nadol do dolného úvratu, čím sa priestor nad piestom zväčšuje a zároveň sa otvoria aj nasávacie ventily, vďaka čomu sa do valcov cez nasávacie potrubie dostáva potrebné množstvo vzduchu.

2. Kompresia - Potom, ako piest dosiahne svoj dolný úvrat, sa začne pohybovať smerom hore. Piest svojím pohybom smerom hore stláča vzduch, ktorý sa vďaka tomu zahrieva, no rastie aj jeho tlak. Tesne predtým, ako dosiahne piest svoj horný úvrat, sa do spaľovacieho priestoru vstrekne palivo, ktoré sa vznieti.

3. Expanzia - Po vznietení zmesi tlak plynu pôsobí na piest, čím premieňa tepelnú energiu paliva na mechanickú prácu motora. Pri expanzii sa piest motora pohybuje zo svojho horného úvratu smerom do dolného úvratu.

4. Výfuk - Pri poslednom cykle sa piest pohybuje zo svojho dolného úvratu do svojho horného úvratu, pričom výfukové ventily sú otvorené. Piest pohybom hore vytláča výfukové plyny cez výfukový systém do ovzdušia. K uzatvoreniu výfukových ventilov dochádza tesne predtým, ako piest dosiahne horný úvrat.

Pri vznetovom štvortaktom motore platí to isté ako pri zážihovom štvortaktnom motore. Potom, ako skončia všetky štyri cykly, začína pracovný obeh motora odznova.

Konštrukcia štvortaktného motora je pri zážihovom a vznetovom vyhotovení veľmi podobná. Na kľukovom hriadeli je otočné upevnená ojnica. Druhý koniec ojnice je spojený pomocou čapu s piestom, ktorý je posuvne uložený vo valci. Horná časť valca je uzatvorená hlavou, v ktorej je vytvorený nasávací kanál uzatváraný nasávacím ventilom a výfukový kanál uzatváraný výfukovým ventilom. Činnosť ventilov je ovládaná elektronicky alebo pomocou vačkového hriadeľa, ktorý je spolupracujúci s kľukovým hriadeľom.

SK 9597 Υ1

Podstata technického riešenia

Podstatu predloženého technického riešenia tvorí šesťtaktný spaľovací motor, ktorý má na kľukovom hriadeli otočné upevnenú ojnicu. Druhý koniec ojnice je spojený pomocou čapu s piestom, ktorý je posuvne uložený vo valci. Horná časť valca je uzatvorená hlavou, v ktorej je umiestnená zapaľovacia sviečka pri benzínovom motore alebo vstrekovacia dýza pri dieselovom motore, ďalej v hlave je vytvorený aspoň jeden nasávací palivový kanál spojený s palivovým vstrekovacím čerpadlom a uzatváraný nasávacím palivovým ventilom, aspoň jeden nasávací vodný kanál spojený s vodným vstrekovacím čerpadlom na demineralizovanú vodu a uzatváraný vodnou vstrekovacou dýzou a aspoň jeden výfukový kanál uzatváraný výfukovým ventilom. Činnosť ventilov je ovládaná elektronicky alebo pomocou vačkového hriadeľa, ktorý je spolupracujúci s kľukovým hriadeľom, pričom otáčky kľukového hriadeľa proti vačkovému hriadeľu sú v pomere 3 : 1.

Šesťtaktný spaľovací motor pracuje v nasledujúcich šiestich cykloch:

1. takt - Nasávanie vzduchu - piest sa pohybuje smerom dole a vzduch s palivom v pomere 1 : 15 až 1: 25 sa dostáva do valca alebo vzduch bez paliva sa dostáva do valca.

2. takt - Kompresia - piest sa pohybuje smerom hore a vykonáva sa stláčanie vzduchu s palivom alebo sa do stláčaného vzduch vstrekne palivo v pomerel: 15 až 1: 25.

3. takt - Spaľovanie a expanzia - na zapaľovacej sviečke preskočí iskra a nastáva výbuch alebo po streknutí paliva nastáva výbuch, piest sa pohybuje smerom dole.

4. takt-V spodnom úvrate sa pootvorí výfukový ventil na zníženie vysokého tlaku (1,2 -1,8 atm) vo valci. Piest sa začne pohybovať smerom hore a stláčať výfukové plyny s teplotou 500 °C až do horného úvratu, kde plyny dosiahnu 1 500 až 2 000 °C.

5. takt - V hornom úvrate sa vstrekne do valca demineralizovaná voda a dôjde k expanzii, piest sa pohybuje smerom dole.

6. takt - Pri pohybe piesta smerom hore sa vytlačí para zmiešaná s výfukovými plynmi von z valca cez výfukový kanál.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na priloženom výkrese sú na obrázku znázornené konkrétne cykly šesťtaktného spaľovacieho motora.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

Šesťtaktný spaľovací motor má na kľukovom hriadeli 1 otočné upevnenú ojnicu 2. Druhý koniec ojnice 2 je spojený pomocou čapu s piestom 3, ktorý je posuvne uložený vo valci 4. Horná časť valca 4 je uzatvorená hlavou 5, v ktorej je umiestnená zapaľovacia sviečka 6, ďalej v hlave 5 je vytvorený aspoň jeden nasávací palivový kanál 7 spojený s palivovým vstrekovacím čerpadlom a uzatváraný nasávacím palivovým ventilom 8, aspoň jedna vodná vstrekovacia dýza 9 spojená s vodným vstrekovacím čerpadlom na demineralizovanú vodu a uzatváraná nasávacím vodným ventilom 10 a aspoň jeden výfukový kanál 11 uzatváraný výfukovým ventilom 12. Činnosť ventilov 8,10,12 je ovládaná elektronicky alebo pomocou vačkového hriadeľa, ktorý je spolupracujúci s kľukovým hriadeľom 1, pričom otáčky kľukového hriadeľa proti vačkovému hriadeľu sú v pomere 3 :1. Šesťtaktný spaľovací motor pracuje v nasledujúcich šiestich cykloch:

1. takt - Nasávanie vzduchu s palivom - piest 3 sa pohybuje smerom dole a vzduch s palivom v pomere 1: 15 až 1: 25 sa dostáva do valca 4.

2. takt - Kompresia - piest 3 sa pohybuje smerom hore a vykonáva sa stláčanie vzduchu s palivom.

3. takt - Spaľovanie a expanzia - na zapaľovacej sviečke 6 preskočí iskra a nastáva výbuch, piest 3 sa pohybuje smerom dole.

4. takt - V spodnom úvrate piesta 3 sa pootvorí výfukový ventil 12 na zníženie vysokého tlaku (1,2 - 1,8 atm) vo valci 4. Piest 3 sa začne pohybovať smerom hore a stláčať výfukové plyny s teplotou 500 °C až do horného úvratu piesta 3, kde plyny dosiahnu 1 500 až 2 000 °C.

5. takt - V hornom úvrate piesta 3 sa vstrekne do valca 4 demineralizovaná voda a dôjde k expanzii, piest 3 sa pohybuje smerom dole.

SK 9597 Υ1

6. takt - Pri pohybe piesta 3 smerom hore sa vytlačí para zmiešaná s výfukovými plynmi von z valca 4 cez výfukový kanál 11.

Príklad 2

Šesťtaktný spaľovací motor má na kľukovom hriadeli 1 otočné upevnenú ojnicu 2. Druhý koniec ojnice 2 je spojený pomocou čapu s piestom 3, ktorý je posuvne uložený vo valci 4. Horná časť valca 4 je uzatvorená hlavou 5, v ktorej je umiestnená vstrekovacia dýza 6', ďalej v hlave 5 je vytvorený aspoň jeden nasávací palivový kanál 7 spojený s palivovým vstrekovacím čerpadlom a uzatváraný nasávacím palivovým ventilom 8, aspoň jedna vodná vstrekovacia dýza 9 spojená s vodným vstrekovacím čerpadlom na demineralizovanú vodu a uzatváraná nasávacím vodným ventilom 10 a aspoň jeden výfukový kanál 11 uzatváraný výfukovým ventilom 12. Činnosť ventilov 8,10,12 je ovládaná elektronicky alebo pomocou vačkového hriadeľa, ktorý je spolupracujúci s kľukovým hriadeľom 1, pričom otáčky kľukového hriadeľa proti vačkovému hriadeľu sú v pomere 3 :1. Šesťtaktný spaľovací motor pracuje v nasledujúcich šiestich cykloch:

1. takt - Nasávanie vzduchu - piest 3 sa pohybuje smerom dole a vzduch bez paliva sa dostáva do valca 4.

2. takt - Kompresia - piest 3 sa pohybuje smerom hore a vykonáva sa stláčanie vzduchu a do stláčaného vzduchu sa vstrekne palivo v pomere 1:15 až 1: 25

3. takt - Spaľovanie a expanzia - po streknutí paliva nastáva výbuch, piest sa pohybuje smerom dole.

4. takt - V spodnom úvratei piesta 3 sa pootvorí výfukový ventil 12 na zníženie vysokého tlaku (1,2 - 1,8 atm) vo valci 4. Piest 3 sa začne pohybovať smerom hore a stláčať výfukové plyny s teplotou 500 °C až do horného úvratu piesta 3, kde plyny dosiahnu 1 500 až 2 000 °C.

5. takt - V hornom úvrate piesta 3 sa vstrekne do valca demineralizovaná voda a dôjde k expanzii, piest 3 sa pohybuje smerom dole.

6. takt - Pri pohybe piesta 3 smerom hore sa vytlačí para zmiešaná s výfukovými plynmi von z valca 4 cez výfukový kanál 11.

Claims (2)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Šesťtaktný motor, vyznačujúci sa tým, že má na kľukovom hriadeli (1) otočné upevnenú ojnicu (2), druhý koniec ojnice (2) je spojený pomocou čapu s piestom (3), ktorý je posuvne uložený vo valci (4), horná časť valca (4) je uzatvorená hlavou (5), v ktorej je umiestnená zapaľovacia sviečka (6) alebo vstrekovacia dýza (6'), ďalej v hlave (5) je vytvorený aspoň jeden nasávací palivový kanál (7) spojený s palivovým vstrekovacím čerpadlom a uzatváraný nasávacím palivovým ventilom (8), aspoň jedna vodná vstrekovacia dýza (9) spojená s vodným vstrekovacím čerpadlom na demineralizovanú vodu a uzatváraná nasávacím vodným ventilom (10) a aspoň jeden výfukový kanál (11) uzatváraný výfukovým ventilom (12), pričom ventily (8, 10, 12) sú ovládané elektronicky alebo pomocou vačkového hriadeľa, ktorý je spolupracujúci s kľukovým hriadeľom (1), pričom otáčky kľukového hriadeľa (1) proti vačkovému hriadeľu sú v pomere 3 : 1.

2. Spôsob činnosti šesťtaktného spaľovacieho motora, vyznačujúci sa tým, že v prvom takte sa piest (3) pohybuje smerom dole a vzduch s palivom v pomere 1: 15 až 1: 25 sa dostáva do valca (4) alebo vzduch bez paliva sa dostáva do valca (4), v druhom takte sa piest (3) sa pohybuje smerom hore a vykonáva sa stláčanie vzduchu s palivom alebo bez paliva, v treťom takte na zapaľovacej sviečke (6) preskočí iskra a nastáva výbuch alebo po vstreknutí paliva vstrekovacou dýzou (6') nastáva výbuch, piest (3) sa pohybuje smerom dole, vo štvrtom takte v spodnom úvrate piesta (3) sa pootvorí výfukový ventil (12) a zníži sa tlak vo valci (4) a piest (3) sa začne pohybovať smerom hore a stláčať výfukové plyny s teplotou 500 °C až do horného úvratu piesta (3), kde plyny dosiahnu 2 000 °C, v piatom takte v hornom úvrate piesta (3) sa vstrekne do valca (4) demineralizovaná voda a dôjde k expanzii a piest (3) sa pohybuje smerom dole, v šiestom takte sa pri pohybe piesta (3) smerom hore vytlačí para zmiešaná s výfukovými plynmi von z valca (4) cez výfukový kanál (11).