PL208443B1 - Układ kinematyczny silnika spalinowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku układ kinematyczny silnika spalinowego, przeznaczony dla wszelkiego rodzaju pojazdów mechanicznych.

Znany z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr 342089 układ kinematyczny silnika spalinowego, w którym tłok na swojej piaście, ułożyskowane ma w jednej osi dwa korbowody. Każdy korbowód połączony jest z osobnym wałem napędzającym silnik, których osie usytuowane są korzystnie w jednej pł aszczyź nie. Korbowody usytuowane są wzglę dem siebie, korzystnie pod ką tem ostrym. Działanie układu polega na tym, że eliminuje się siły boczne działające przez tłok na ścianki cylindra. W tym celu tłok łączy się z układem kinematycznym korbowodu tak, że poddawany jest on wyłącznie działaniu siły wzdłuż jego osi co sprawia, ze porusza się on ruchem prostoliniowym, niewymuszonym przez wewnętrzne ścianki cylindra.

Znany jest też z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr 358647 układ kinematyczny silnika spalinowego, który rozwiązuje zagadnienie wyeliminowania wału korbowego i korbowodu przy jednoczesnym zachowaniu korzystnego stosunku mocy silnika do jego gabarytów. Układ ten charakteryzuje się tym, że mechanizm zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obrotowy stanowi dźwignia osadzona wahliwie co najmniej jednym końcem w tłokowym łączniku cylindra z tłokiem z możliwością przemieszczania łukowo stycznie do kierunku ruchu tłokowego łącznika mająca sztywno połączoną z nią prostopadłą oś, przy czym oba końce osi osadzone są obrotowo w dwóch obrotowych kołach współpracujących z odbiorczym wałem. Dźwignia wraz z prostopadłą do niej osią wyznaczają krzyżak wpisany w swym ruchu w kulę, w której to kuli końce dźwigni znajdują się na powierzchni kuli i przemieszczają się liniowo południkowo, zaś końce prostopadłej do niej osi, również znajdują się na powierzchni kuli i przemieszczają się orbitalnie równoleżnikowo, wszystkie wymienione końce stanowiąc punkty podparcia mechanizmu.

Znany jest ze zgłoszenia patentowego US2004163618 układ silnika, który jest wyposażony w belkę powodującą efekt równomiernego rozłożenia sił podczas zamiany suwu tłoków silnika na ruch obrotowy wału korbowego, lub dwóch wałów korbowych przy czym tłoki ustawione są do pracy przeciwsobnej, podobnie jak w popularnej konstrukcji silnika w układzie boksera. Ponadto w rozwiązaniu tym, para tłoków z belką stanowi jeden element.

Istota układu, według wynalazku, polega tym, że ma co najmniej jeden ruchomy cylinder, wewnątrz którego umieszczony jest nieruchomy tłok, przy czym każdy ruchomy cylinder umocowany jest na wale korbowym, poprzez co najmniej dwa korbowody. Korbowody umocowane są w ruchomym cylindrze za pomocą sworzni korbowodu. Ruchomy cylinder jest wyposażony w komorę wewnątrz której jest usytuowany kanał dla wtryskiwacza paliwa osadzonego w martwym tłoku.

Korzystnie, co najmniej jedna para ruchomych cylindrów połączona jest z tymi samymi wykorbieniami wału korbowego.

W wariancie układu, co najmniej jeden ruchomy cylinder stanowi ruchomy tłoko-cylinder, przy czym każdy ruchomy tłoko-cylinder jest osadzony w dodatkowym cylindrze. Ruchomy tłoko-cylinder umocowany jest na wale korbowym, poprzez co najmniej dwa korbowody.

Korzystnie, co najmniej jedna para ruchomych tłoko-cylindrów połączona jest z tymi samymi wykorbieniami wału korbowego.

Zaletą nowego układu jest zastosowanie ruchomych cylindrów do konstruowania nowych rozwiązań układów kinematycznych silnika spalinowego. Uzyskuje się to poprzez zmniejszenie strat energii przy rozprowadzaniu oleju oraz przy chłodzeniu komór spalania. Ponadto do zalet należy wymienić zlikwidowanie drgań silników spalinowych przenoszonych na ramy pojazdów powodowanych zmianą momentu obrotowego w czasie pracy silnika jednocześnie symetryczność obciążeń zwiększy kulturę pracy jednostek mechanicznych i zmniejszy zużycie paliwa oraz poprawi akustykę silników. Dodatkową zaletą układu kinematycznego silnika jest możliwość zastosowania go jako pompa płynów jak również sprężarki.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest objaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny przez ruchomy cylinder silnika spalinowego, w widoku z góry fig. 2 układ kinematyczny silnika spalinowego z ruchomym cylindrem w pierwszej skrajnej pozycji wału korbowego, w widoku z góry, fig. 3 - układ kinematyczny silnika spalinowego z ruchomym cylindrem w drugiej skrajnej pozycji wał u korbowego, w widoku z góry, fig. 4 - przekrój wzdł uż ny ruchomego cylindra stanowiącego tłoko-cylinder silnika spalinowego w widoku z góry, fig. 5 - układ kinematycznego silnika spalinowego z ruchomym tłoko-cylindrem w pierwszej skrajnej pozycji wału korbowego

PL 208 443 B1 w widoku z góry, fig. 6 - ukł ad kinematycznego silnika spalinowego z ruchomym tł oko-cylindrem w drugiej skrajnej pozycji wał u korbowego w widoku z góry, fig. 7 - ukł ad kinematyczny silnika z parą ruchomych cylindrów w układzie silnika widlastego w widoku z góry, a fig. 8 - układ kinematyczny silnika z parą ruchomych tłoko-cylindrów w układzie silnika widlastego w widoku z góry, a fig. 9 - przekrój wzdłużny przez ruchomy cylinder z kanałem.

P r z y k ł a d 1

Układ kinematyczny silnika spalinowego ma ruchomy cylinder 1, wewnątrz którego umieszczony jest nieruchomy tłok 2. Ruchomy cylinder 1 połączony jest z wałem korbowym 3, poprzez dwa korbowody 4 umocowane w ruchomym cylindrze 1 za pomocą sworzni korbowodu 5. Sworzeń korbowodu 5 jest smarowany poprzez kanał smarujący 10, przy czym każdy ruchomy cylinder 1 połączony jest korbowodami 4 z dwoma jednakowo oddalonymi od geometrycznego środka ciężkości ruchomego cylindra 1 wykorbieniami wału korbowego 3.

Kształt ruchomego cylindra 1 zapewnia przeniesienie siły normalnej do kierunku ruchu ruchomego cylindra 1 na powierzchnie nieruchome względem osi obrotu wału korbowego 3 ustalające pozycje ruchomego cylindra 1 względem pozostałych elementów silnika.

W układzie tym, spalanie mieszanki w pierwszej przestrzeni 8 nad nieruchomym tłokiem 2 powoduje siły parcia gazów działające na ściany ruchomego cylindra 1. Ruchomy cylinder 1 przenosi te siły na wał korbowy 3 poprzez ułożyskowane korbowody 4. Obrót wału korbowego 3 powoduje kolejne zmiany ciśnienia w pierwszej przestrzeni 8. Ruchomy cylinder 1 porusza się ruchem posuwisto zwrotnym. Nieruchomy tłok 2 w czasie pracy silnika nie zmienia swojego położenia względem środka obrotu wału korbowego 3. Ruch posuwisto zwrotny w silniku z martwym tłokiem 2 wykonuje ruchomy cylinder 1.

Na nieruchomym tłoku 2 osadzone są pierścienie zamykające pierwszą przestrzeń 8. Obrót wału korbowego 3 powoduje kolejne zmiany ciśnienia w pierwszej przestrzeni 8 co zapewnia ciągłość pracy silnika.

P r z y k ł a d 2

Układ kinematyczny silnika spalinowego ma ruchomy tłoko-cylinder 6, wewnątrz którego umieszczony jest nieruchomy tłok 2. Ruchomy tłoko-cylinder 6 jest osadzony w dodatkowym cylindrze 7. Każdy ruchomy tłoko-cylinder 6 połączony jest poprzez dwa korbowody 4 z dwoma jednakowo oddalonymi od geometrycznego środka ciężkości ruchomego tłoko-cylindra 6 wykorbieniami wału korbowego 3. Korbowody 4 umocowane są w ruchomym tłoko-cylindrze 6 za pomocą sworzni korbowodu 5. Sworzeń korbowodu 5 jest smarowany poprzez kanał smarujący 10, którym doprowadzany jest czynnik smarujący. Kształt ruchomego tłoko-cylindra 6 zapewnia przeniesienie siły prostopadłej do kierunku ruchu ruchomego tłoko-cylindra 6 na nieruchome względem osi obrotu wału korbowego 3 powierzchnie ustalające pozycje ruchomego tłoko-cylindra 6 względem pozostałych elementów silnika.

W układzie tym, spalanie mieszanki w przestrzeni pierwszej 8 nad nieruchomym tłokiem 2 powoduje siły parcia gazów działające na ruchomy tłoko-cylinder 6, który przenosi te siły na wał korbowy 3 poprzez ułożyskowane korbowody 4. Parcie gazów w pierwszej przestrzeni 8 powoduje obroty wału korbowego 3 oraz ruch posuwisty ruchomego tłoko-cylindra 6 w kierunku nieruchomego dodatkowego cylindra 7 a przez to zmniejszanie drugiej przestrzeni 9 zawartej w dodatkowym cylindrze 7. Eksplozja mieszanki w dodatkowym cylindrze 7 powoduje wspomaganie obrotu wału korbowego 3 i zmniejszanie pierwszej przestrzeni 8 poprzez przemieszczanie się ruchomego tłoko-cylindra 6 w kierunku wału korbowego 3. Silnik ten może zaczynać pracę eksplozją mieszanki w pierwszej przestrzeni 8 albo eksplozją mieszanki w drugiej przestrzeni 9. Dodatkowy cylinder 7 nie przemieszcza się względem osi obrotu wału w czasie pracy silnika. Na nieruchomym tłoku 2 osadzone są pierścienie zamykające pierwszą przestrzeń 8. Na ruchomym tłoko-cylindrze 6 osadzone są pierścienie zamykające przestrzeń drugą 9 w nieruchomym cylindrze dodatkowym 7.

Obrót wału korbowego 3 powoduje kolejne zmiany ciśnienia w pierwszej przestrzeni 8 oraz w drugiej przestrzeni 9 co zapewnia ciągłość pracy silnika.

P r z y k ł a d 3

Układ kinematyczny silnika spalinowego wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że jest układem silnika widlastego i ma jedną parę martwych tłoków 2 symetrycznie rozmieszczonych względem osi obrotu wału korbowego 3. Nad martwymi tłokami 2 wykonują ruch posuwisto zwrotny ruchome cylindry 1 podłączone do tych samych wykorbień wału korbowego 3 poprzez korbowody 4.

P r z y k ł a d 4

Układ kinematyczny silnika spalinowego wykonany jak w przykładzie drugim z tą różnicą, że jest układem silnika widlastego i ma jedną parę martwych tłoków 2 symetrycznie rozmieszczonych wzglę4

PL 208 443 B1 dem osi obrotu wału korbowego 3 oraz parę nieruchomych dodatkowych cylindrów 7 symetrycznie rozmieszczonych względem osi obrotu wału korbowego 3. Nad martwymi tłokami wykonują ruch posuwisto zwrotny ruchome tłoko-cylindry 6 podłączone do tych samych wykorbień wału korbowego 3 poprzez korbowody 4. W nieruchomych dodatkowych cylindrach 7 pracują ruchome tłoko-cylindry 6 połączone do tych samych wykorbień wału korbowego 3 poprzez korbowody 4.

P r z y k ł a d 5

Układ kinematyczny silnika spalinowego wykonany jak w przykładzie pierwszym albo trzecim z tą różnicą, że ruchomy cylinder 1 zakończony komorą 12 z kanałem 11 na wtryskiwacza paliwa 13.

Wykaz oznaczeń na rysunku:

1. ruchomy cylinder

2. nieruchomy tłok

3. wał korbowy

4. korbowody

5. sworzeń korbowodu

6. ruchomy tłoko-cylinder

7. dodatkowy cylinder

8. przestrzeń pierwsza

9. przestrzeń druga

10. kanał smarujący

11. kanał

12. komora

13. wtryskiwacz paliwa

Claims (7)

1. Układ kinematyczny silnika spalinowego posiada, co najmniej jeden tłok umieszczony w cylindrze połączonym z wałem korbowym poprzez korbowody, znamienny tym, że ma co najmniej jeden ruchomy cylinder (1), wewnątrz którego umieszczony jest nieruchomy tłok (2), przy czym każdy ruchomy cylinder (1) umocowany jest na wale korbowym (3), poprzez co najmniej dwa korbowody (4).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że korbowody (4) umocowane są w ruchomym cylindrze (1 za pomocą sworzni korbowodu (5).

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ruchomy cylinder (1) jest wyposażony w komorę (12) wewnątrz której jest usytuowany kanał (11) dla wtryskiwacza paliwa (13) osadzonego w martwym tłoku (2).

4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden ruchomy cylinder (1) stanowi ruchomy tłoko-cylinder (6), przy czym każdy ruchomy tłoko-cylinder (6) jest osadzony w dodatkowym cylindrze (7).

5. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że ruchomy tłoko-cylinder (6) umocowany jest na wale korbowym (3), poprzez co najmniej dwa korbowody (4).

6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna para ruchomych cylindrów (1) połączona jest z tymi samymi wykorbieniami wału korbowego (3).

7. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że co najmniej jedna para ruchomych tłoko-cylindrów (6) połączona jest z tymi samymi wykorbieniami wału korbowego (3).