SK96598A3 - Rotorovopiestový zážihový spaľovací motor - Google Patents

Abstract

V kruhovom telese (2) s nasávacím kanálom (3) a výfukovým kanálom (4) rotuje piest (1) tvaru trojuholníka. Spojenie dvoch susedných čelných plôch (9), piesta (1) je uskutočnené zaobleniami (8), v ktorých sú radiálne uložené trojice lopatiek (6A, 6B a 6C). Stredné lopatky (6B) majú len základnú funkciu, slúžia len na tesnenie. Predné pomocné lopatky (6C) okrem základnej funkcie majú aj vedľajšiu funkciu, slúžia ako pomocné lopatky predchádzajúcej trojice lopatiek. Zadné hlavné lopatky (6A) okrem základnej funkcie majú aj hlavnú funkciu spočítavajúcu v prenášaní krútiaceho momentu.

Description

Rotorovopiestový zážihový spaľovací motor

Oblasť techniky

Vynález sa týka rotorovopiestového zážihového spaľovacieho motora

Doterajší stav techniky

Piestové spaľovacie motory, ako aj všetky tepelné stroje premieňajú energiu na mechanickú prácu. Tepelná energia sa v motoroch získava spravidla premenou chemickej energie paliva na teplo spaľovaním. Pri spaľovaní paliva v motore sa uvoľňuje teplo, zvyšuje sa teplota, tlak a merný objem. Zvýšený tlak pracovnej látky pôsobí na pohyblivý piest motora, ktorý vykonáva mechanickú prácu. V priebehu vývoja vznikli rôzne druhy piestových spaľovacích motorov. Zvláštnu skupinu tvoria motory s rotujúcim piestom, ktorého typickým predstaviteľom je Wankelov motor. Podstatou Wankelovho motora je premenlivosť objemu priestoru epitrochoidy a piesta trojuholníkového tvaru krúžiaceho v nej. Planetové ozubené súkolesie s vnútorným ozubením pevne spojeným s piestom a s vonkajším ozubením motora kĺzajúceho v pieste, zabezpečuje krúživý pohyb piesta. Piest a hriadeľ sa otáčajú tým istým smerom v pomere 2:3. Pohyb piesta je zložený pohyb jeho geometrického stredu okolo osi hriadeľa zabezpečený excentrom a otáčavého pohybu piesta okolo svojho geometrického stredu na excentri. Výsledkom týchto dvoch zložiek pohybu je epitrochoida, ktorú opisujú všetky tri hrany trojuholníkového piesta. Každá z troch obvodových stien piesta tvorí s obvodovou stenou skrine uzavretý pracovný priestor, ktorého veľkosť sa pri pohybe piesta mení.

Všeobecne známe je riešenie podľa československého patentového spisu č. 115 019, kde rotačný spaľovací motor pozostáva zo skrine tvaru dvojoblúkovej epitrochoidy, a piesta

I kruhového prierezu. Na pieste sú umiestnené štyri lopatky v radiálnej polohe, na ktoré pôsobia výfukové plyny a ktoré majú tesniace lamely, ktoré sú posuvne uložené v bokoch vnútri piesta. Lamely, ktoré sú unášané piestom sa posúvajú tiež po obvode pracovnej plochy skrine. Po obvode skrine sú vedené lamely s lopatkami tak, aby behom otáčania piesta na hriadeli sa menil objem pracovných priestorov medzi jednotlivými lopatkami.

Známe je riešenie podľa západonemeckého patentového spisu Č. 2 725 036, ktorý rieši motor s rotujúcim piestom, charakterizovaný tým, že v telese vytvárajúcom pracovný priestor v podobe kruhového valca je na hriadeli, ktorý je v súosí s osou telesa, usporiadaný rotačný piest s elipsovitým prierezom, ktorý má v oblasti koncových bodov dlhšej osi rotačného piesta tesniace lišty priliehajúce k obvodovej ploche pracovného priestoru, V stene telesa sú usporiadané vždy diagonálne oproti sebe ležiace dve zapaľovacie sviečky.

Dva vstupy a dva výstupy a za účelom vymedzenia príslušných nasávacích, kompresných, spaľovacích, resp. výfukových priestorov na oboch stranách zapaľovacích sviečok sú usporiadané nútene riadené posúvačom.

Známe je riešenie podľa patentového spisu Spojených štátov amerických č. 3 971 347, ktorý sa týka rotačného motora s vnútorným spaľovaním. Vo valcovom kryte, kde kryt obsahuje prstencovitému krúžku podobnú strednú časť, pár koncových plechov, jeden na každej strane uvedenej v prstencovitej časti, pričom sa určuje ním uzatvorená komora piesta, hriadeľ opatrený v koncových plechoch otočným ložiskom a rozprestierajúci sa cez uvedenú komoru. Piest v komore je pripevnený k hriadeľu tak, aby sa s tým mohol otáčať. Komora rotora je excentrický spojená s uvedeným rotorom, čím určuje komoru kosákovitého tvaru. Čapom otočné lopatkové časti na rotore sú posunuté do záberu s kruhovou stenou uvedenej komory rotora určujú vnútornú plochu prstencovitej časti, následne sa vytvára nasávacia, kompresná, spaľovacia a výfuková komora v komore kosákovitého tvaru.

Každá komora sa skladá z telesa otáčajúceho na čape k uvedenému rotoru a pružnému prvku vrátane prvej predĺženej časti je pripojený k uvedenému telesu a druhá integrálna časť je ohnutá dozadu smerom od tejto predĺženej časti v opačnom smere.

Spomínaná druhá časť zapadá do kruhovej steny, prvý prechod pomáha v uvedenom kryte vstupu paliva do spaľovacej komory a vzduchu do nasávacej komory, prostriedky energie uvádzajú lopatky do záberu s kruhovou stenou, kde sú radiálne štrbiny a sú pod lopatkami recipročné piesty v štrbinách, ktoré sa môžu dostať do záberu so spodnou stranou lopatiek, kým druhý prechod zabezpečuje spojenie štrbín so spaľovacou komorou, pričom plyny z tejto komory tlačia piest proti lopatkám, aby sa tieto pomocou čapu otáčali smerom von.

Známy je ďalší rotačný spaľovací motor podľa patentového spisu Spojených štátov amerických č. 4 178 900, ktorý sa skladá z prstencovitého statora, ktorý má bočné steny a vnútornú obvodovú stenu a prvý a druhý pár v určitých rozostupoch usporiadaných objímok, ktoré sú umiestnené na vnútornej strane obvodovej steny. Prvý a druhý pár klinov, pričom každý klin je otočné namontovaný na jednom z vrcholov na vnútornej strane obvodovej steny statora, aby sa mohol otáčať na čape smerom von z jednej z uvedených objímok, kde spomínaný rotor sa otáča v rámci daného statora. Základ každého klina sa otáča na čape pozdĺž oblúka smerom k stredu statora a tak každý základ klinov v každom jednom páre je otočný Čelom k druhému tak, že základy vytvárajú istý priestor. Rotor ktorý má vonkajší obvod a dve vonkajšie bočné steny a hriadeľ siahajúci od jednej bočnej steny je namontovaný tak, aby sa mohol otáčať v rámci uvedeného statora. Uvedený rotor má určiť spaľovacie a kompresné dutiny medzi časťami vnútornej obvodovej strany statora, medzi základmi klinov a vonkajším obvodom rotora. Vonkajší obvod má dve najvzdialenejšie časti paralelné s vnútornou obvodovou stenou statora. Uvedené časti vonkajšieho obvodu sú spojené tangenciálne dvoma ohnutými časťami, pričom prvá sa ohýba vyduto a dovnútra smerom od statora a potom sa zakrivuje konkávne a smerom von k statoru. Vložky rozprestierajúce sa aspoň od jednej časti každého klina a vedené zámkovou dráhou, aby sa kliny mohli na čape otáčať do a von z objímok. Do priestorov medzi každým párom klinov sú prostriedky na zavedenie palivovej zmesi a na zapálenie palivovej zmesi. Časti obvodu sú usporiadané krížom cez medzeíy určené medzi každým párom klinov a sú tu i prostriedky na vypúšťanie produktov spaľovania z medzier medzi pármi klinov.

Všetky doposiaľ uvedené a im podobné zážihové spaľovacie motory s rotujúcim piestom sa vyznačujú malou hmotnosťou a rozmermi oproti klasickým zážihovým piestovým spaľovacím motorom. V priebehu vývoja sa ich rozmery a hmotnosti stále zmenšujú. Ich nevýhodou je značne zložitý geometrický tvar piestov, alebo telies motorov, sú náročné na utesnenie pracovných priestorov spaľovacieho motora.

Zatiaľ nie je známa nová konštrukcia rotorovopiestového spaľovacieho motora, ktorá by bola z hľadiska výroby jednoduchšia a podstatne by odstraňovala nevýhody a nedostatky známych riešení.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje rotorovopiestový zážihový spaľovací motor podľa vynálezu, kde v telese podobnému kruhovému valcu, v ktorom sú umiestnené v obvodovej stene sací kanál a výfukový kanál a s dvoma bočnými stenami sa nachádza piest trojuholníkového tvaru s prierezom obdĺžnika, ktorý je uložený na hriadeli v takej polohe, že t t t pozdĺžna os piesta je totožná s pozdĺžnou osou hriadeľa a zároveň sa pretína s pozdĺžnou osou sviečky s ktorou sa tiež pretína os telesa, ktorého podstatou je, že spojenie dvoch susedných čelných plôch piesta je prevedené zaobleniami v ktorých sa nachádzajú s možnosťou radiálneho posunutia trojica lopatiek, ktoré sú opatrené tesniacimi lištami v takej polohe , že pozdĺžne osi lopatiek smerujú k strednému bodu rotácie piesta u ktorých každá z troch čelných plôch spolu s dvomi najbližšími susednými lopatkami z trojice lopatiek a s obvodovou stenou skrine tvoria uzatvorený pracovný priestor spaľovacieho motora, ktorých veľkosť pri otáčaní piesta sa mení, pričom pritláčanie lopatiek k stene telesa je prevedené pomocou valcových tlačených pružín s kruhovým prierezom.

Pokrok dosiahnutého vynálezu spočíva najmä v tom, že stredné lopatky z trojice lopatiek majú len základnú funkciu, slúžia iba na tesnenie, predné pomocné lopatky z trojice lopatiek okrem základnej funkcie majú vedľajšiu funkciu, slúžia ako pomocné lopatky predchádzajúcej trojice lopatiek, kým zadné hlavné lopatky z každej trojice lopatiek okrem základnej funkcie majú aj hlavnú funkciu, prenášajú krútiaci moment.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie vysvetlený pomocou výkresov na ktorých je na obr. 1 znázornené nasávanie Čerstvej náplne, keď s pohybom piesta v dôsledku rozdielu tlakov v telese motora a pred sacím kanálom prúdi zmes vzduchu a paliva do pracovného priestoru.

Na obr. 2 je znázornené stláčanie náplne. Skutočné stláčanie náplne však začína až od okamihu, keď je sací kanál zatvorený.

Na obr. 3 je znázornené zapálenie zmesi. Ešte pred ukončením stláčania sa zapáli zmes zapaľovacou sviečkou.

Na obr. 4 je znázornená expanzia náplne, kde pretlak plynov nad piestom vyvodzuje silu pôsobiacu na piest.

Na obr. 5 je znázornené vyprázdňovanie uzatvoreného priestoru, ktoré sa v skutočnosti začína od okamihu otvorenia výfukového kanálu, keď tlak je pomerne veľký a spôsobí účinné vyprázdňovanie. S vyprázdňovaním uzatvoreného pracovného priestoru je pracovný obeh rotorovopiestového spaľovacieho motora ukončený.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Rotorovopiestový zážihový spaľovací motor pozostáva z piestu 1 , z telesa 2 so sacím kanálom 3 a s výfukovým kanálom 4 , z bočných stien 5 . Stred otáčania piesta 1 je bod 0_. Tlak spalín pri spaľovaní spôsobuje točivý moment, ktorý otáča piest 1 . Točivý moment sa postupne prenáša cez piest 1 na hriadeľ 7 pomocou zadných hlavných lopatiek 6A .

Pri otáčaní piesta 1 rotorovopiestového zážihového spaľovacieho motora, ktorý sa nachádza na hriadeli 7 , proti smeru chodu hodinových ručičiek, zadná hlavná lopatka 6A z trojice lopatiek 6A , 6B a 6C zo zaoblenia 8, ktorá je spojená so susednými čelnými plochami , otvára sa sací kanál 3 . Do sledovaného pracovného priestoru V ktorý je ohraničený prednou pomocnou lopatkou 6C z trojice lopatiek 6A , 6B a 6C zo zaoblení 8 , ktorá je spojená so susednými čelným plochami 9 a zadnou hlavnou lopatkou 6A z trojice lopatiek 6A , 6B a 6C z ďalšieho zaoblenia 8 , ktorá je tiež spojená so susednými čelnými plochami 9 a obvodovou stenou 11 telesa 2 , na základe podtlaku dostáva sa do nej zmes ľahko odpariteľného paliva so vzduchom.

Pri ďalšom pootočení piesta 1 predná pomocná lopatka 6C z trojice lopatiek 6A , .6B a 6C zo zaoblenia 8 , ktorá je spojená so susednými čelnými plochami 9 uzatvorí sací kanál _3 a zmes ľahko odpariteľného paliva so vzduchom je v uzatvorenom priestore. Objem sledovaného pracovného priestoru V sa začína zmenšovať a vzniká stlačenie zmesi.

Keď piest 1. rotorovopiestového zážihového spaľovacieho motora pootočí sa do polohy, keď objem sledovaného pracovného priestoru V dosahuje minimálnu hodnotu, stlačenie zmesi ľahko odpariteľného paliva so vzduchom sa ukončuje, medzi elektródami zapaľovacej sviečky preskočí iskra. Vzniká zapálenie zmesi ľahko odpariteľného paliva so vzduchom. Začína sa zväčšovať sledovaný pracovný priestor V .

Pracovný chod piesta 1 pokračuje dovtedy, kým zadná hlavná lopatka 6A z trojice lopatiek 6A , 6B a 6C zo zaoblenia 8 , ktorá je spojená so susednými čelnými plochami 9 otvára výfukový kanál 4 , cez ktorý výfukové plyny opustia sledovaný pracovný priestor V .

V troch uzatvorených pracovných priestoroch, ktoré sú ohraničené s čelnými plochami 9 spolu s dvomi najbližšími susednými lopatkami 6A a 6C zo zaoblenia 8 a s obvodovou stenou 11 skrine 2 postupne vzniká nasávanie čerstvej náplne, stláčanie a zároveň jej zapálenie a vytláčanie výfukových plynov, vlastne pracovný obeh štvortaktového zážihového spaľovacieho motora.

Priemyselná využiteľnosť

Rotorovopiestový zážihový spaľovací motor by našiel svoje uplatnenie všade tam, kde v plnej miere by boli využité jeho klady, ako je jeho jednoduchosť, malá hmotnosť, rozmery a pokojný chod.

?δ

Claims (1)

1. Rotorovopiestový zážihový spaľovací motor s kruhovým valcom telesa so sacím kanálom, výfukovým kanálom a s dvomi bočnými stenami, vyznačujúci sa tým, že má piest (1) trojuholníkového tvaru, ktorý je uložený na hriadeli (7) v takej polohe, že pozdĺžna os piesta (1) r » je totožná s pozdĺžnou osou hriadeľa (7), a zároveň sa pretína s pozdĺžnou osou zapaľovacej sviečky (10) s ktorou sa tiež pretína os telesa (2), pričom spojenie dvoch susedných čelných plôch (9) piesta (1) je prevedené zaobleniami (8) v ktoiých sú radiálne umiestnené trojice lopatiek / (6A, 6B, 6C) s pozdĺžnym tesnením (12) a s valcovými tlačnými pružinami (13) s kruhovým prierezom v takej polohe, že pozdĺžne osi lopatiek (6A, 6B a 6C) smerujú do stredného bodu (0) piesta (1).