PL217400B1 - Silnik spalinowy o zmiennym stopniu sprężania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest silnik spalinowy o zmiennym stopniu sprężania.

Współcześnie produkowane silniki posiadają stały stopień sprężania dobierany w drodze kompromisu. Określony jest taki sposób, aby przy maksymalnym obciążeniu silnika nie występowało zjawisko spalania stukowego. Wartość stopnia sprężania w produkowanych silnikach z zapłonem iskrowym waha się w granicach 7 - 12. Natomiast w silnikach z zapłonem samoczynnym przeważnie wynosi od 13 - 22. W silnikach o stałym stopniu sprężania, maksymalny stopień sprężania, przy którym silnik może prawidłowo pracować jest określany przez warunki panujące w cylindrze przy dużym obciążeniu.

Można wyróżnić szereg rozwiązań silników spalinowych realizujących koncepcję o zmiennym stopniu sprężania:

- z podnoszoną monogłowicą,

- z dodatkową przestrzenią w komorze spalania odsłanianą przez zawór,

- posiadające mimośrodowe łożyskowanie wału korbowego w łożyskach głównych,

- z dodatkowym łącznikiem korbowodu,

- z układem ruchomego denka tłoka.

Znane są rozwiązania zmiany stopnia sprężania w układzie ruchomego denka tłoka, gdzie tłok posiada wewnętrzne komory olejowe (górną i dolną). Wysokość denka regulowana jest stopniem napełnienia odpowiedniej komory przez olej. Doprowadzenie oleju realizowane jest przez wewnętrzne kanały. Sterowanie odbywa się za pomocą zaworów jednokierunkowych zamykających przepływ oleju. Aby denko się uniosło wypełnia się olejem górna komora, natomiast aby zmniejszyć stopień sprężania i obniżyć denko, napełniona zostaje dolna komora.

Jednak taki tłok, z regulowanym położeniem denka tłoka, ma znacznie większą masę co wiąże się z tym, że wzrastają znacznie siły bezwładności. Ze względu na temperaturę denka oraz ruch posuwisty, występują duże problemy z precyzją sterowania takiego układu.

Znany jest, z opisu polskiego zgłoszenia patentowego P 322 217, tłok dzielony zmieniający stopień sprężania przy zmianie obrotów w silniku spalinowym tłokowym. Tłok charakteryzuje się tym, że wykorzystano do jego wykonania zjawisko bezwładności denka, które w trakcie suwu ssania odsuwa się od korpusu tłoka, powodując zmniejszenie objętości komory spalania w cylindrze silnika. Regulację odsunięcia denka od korpusu tłoka zapewnia sprężyna osadzona w korpusie. Olej z układu smarowania doprowadzony przez kanały spełnia rolę amortyzatora w trakcie opadania denka.

Wadą przedstawionego rozwiązania jest brak możliwości sterowania cyklem przemieszczeń ruchomego denka tłoka z zewnętrznego bloku sterowania.

Celem wynalazku jest opracowanie silnika spalinowego o zmiennym stopniu sprężania z tłokiem o regulowanym położeniu denka tłoka, co pozwala na zmianę objętości komory spalania silnika spalinowego.

Silnik spalinowy o zmiennym stopniu sprężania według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera element pośredni, łączący denko tłoka z korpusem tłoka, a na zewnętrznej płaszczyźnie cylindra rozmieszczona jest co najmniej jedna para elektromagnesów, połączonych z blokiem sterowania cyklem przemieszczeń ruchomego denka tłoka.

Korzystnym według wynalazku jest usytuowanie wewnątrz ruchomego denka tłoka dwóch elementów magnetycznych stałych, natomiast na zewnętrznej płaszczyźnie cylindra rozmieszczone są trzy pary elektromagnesów.

Zastosowanie elementu pośredniego eliminuje obrót denka tłoka.

Silnik spalinowy o zmiennym stopniu sprężania z tłokiem o regulowanym położeniu denka tłoka, według wynalazku, pozwala na połączenie zalet silnika z zapłonem iskrowym pracującego w obiegu OTTA, z walorami silnika wysokoprężnego, a więc uzyskanie wysokiej mocy i momentu obrotowego z zachowaniem niskiego zużycia paliwa.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony został w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia cylinder z tłokiem z ruchomym denkiem w pozycji minimalnej, w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - przedstawia cylinder z ruchomym denkiem tłoka w przekroju poprzecznym z ruchomym denkiem w pozycji minimalnej, fig. 3 - przedstawia cylinder z ruchomym denkiem tłoka w przekroju wzdłużnym z denkiem w pozycji maksymalnie wysuniętej, fig. 4 - przedstawia cylinder z ruchomym denkiem tłoka w przekroju poprzecznym, w pozycji maksymalnie wysuniętej, fig. 5 - przedstawia cylinder z ruchomym

PL 217 400 B1 denkiem tłoka w przekroju wzdłużnym, w pozycji maksymalnie wysuniętego denka tłoka, z elementem pośrednim.

Silnik spalinowy o zmiennym stopniu sprężania z regulowanym położeniem denka tłoka według wynalazku zawiera cylinder 1 w którym osadzony jest korpus tłoka 3, w górnej części zakończony gwintem 4. Na gwincie 4 osadzone jest obrotowo ruchome denko 2 tłoka, a wewnątrz denka 2 tłoka, w jego dolnej części, umieszczone są dwa elementy magnetyczne stałe 5. Natomiast na zewnątrz cylindra 1 rozmieszczone są trzy pary elektromagnesów 6, połączone z blokiem sterowania cyklem przemieszczeń ruchomego denka tłoka 2.

Kolejnym przykładem wykonania jest silnik zawierający tłok z ruchomym denkiem tłoka 2, gdzie między korpusem tłoka 3 a denkiem 2 tłoka usytuowany jest gwintowany element pośredni 7.

Zmiana stopnia sprężania w silniku realizowana jest poprzez zmianę wysokości denka tłoka 2 przez obrót denka tłoka 2 względem korpusu tłoka 3, za pośrednictwem momentu obrotowego wytworzonego przez oddziaływanie wzajemne pól magnetycznych elementów magnetycznych stałych 5, umieszczonych wewnątrz denka tłoka 2 i elektromagnesów 6 umieszczonych na zewnątrz cylindra 1, a sterowanych z zewnętrznego bloku sterowania.

Natomiast zastosowanie elementu pośredniego 7 eliminuje obrót denka tłoka, umożliwiając zmianę położenia denka tłoka względem korpusu tłoka 3, co umożliwia zmianę stopnia sprężania.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Silnik spalinowy o zmiennym stopniu sprężania zawierający cylinder z osadzonym wewnątrz dzielonym tłokiem a w cylindrze usytuowane jest ruchome denko tłoka, osadzone obrotowo na korpusie tłoka za pośrednictwem połączenia gwintowego, natomiast wewnątrz ruchomego denka tłoka usytuowany jest co najmniej jeden element magnetyczny stały, znamienny tym, że zawiera element pośredni (7), łączący denko tłoka (2) z korpusem tłoka (13), a na zewnętrznej płaszczyźnie cylindra (1) rozmieszczona jest co najmniej jedna para elektromagnesów (6), połączonych z blokiem sterowania cyklem przemieszczeń ruchomego denka tłoka (2).
2. 2. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnątrz ruchomego denka tłoka (2) usytuowane są dwa elementy magnetyczne stałe (5), natomiast na zewnętrznej płaszczyźnie cylindra (1) rozmieszczone są trzy pary elektromagnesów (6).