RO114660B1 - Motor cu ardere interna, cu piston, cu dubla actiune - Google Patents

Description

Invenția se referă la un motor cu ardere internă, cu piston, cu dublă acțiune, de tip endotermic, cu randament mărit, a cărui particularitate este, așa cum arată și titlul, de a fi prevăzut cu un piston cu acțiune dublă, care cooperează cu unități de alimentare și de admisie. Motorul este utilizat, în general, pentru propulsarea autovehiculelor, în special, a autoturismelor.

După cum este cunoscut, motoarele cu carburație sau motoarele cu ardere internă, adică așa-numitele motoare Otto, sunt prevăzute cu un cilindru în care se poate deplasa un piston care imprimă o mișcare plan paralelă unei biele articulate la arborele cotit denumit și arbore motor.

în plus față de cilindru și de piston, motoarele în patru timpi sunt prevăzute cu supape de admisie și cu supape de evacuare, precum și cu mecanisme de deschidere și de închidere pentru supape. în particular, motoarele unor autovehicule sunt prevăzute cu supape laterale sau cu supape în cap. Supapele laterale sunt dispuse lateral și se deschid într-o cameră laterală, în timp ce supapele în cap “ sunt dispuse la un cap al cilindrului îndreptat direct către interiorul cilindrului și denumită “cap”. Supapele de cap sunt preferate din punct de vedere tehnic, datorită simplității constructive a mecanismelor de acționare.

La motoarele în doi timpi, de obicei, nu există supape ci doar “ferestre, adică orificii practicate în cilindru. Aceste orificii sunt descoperite atunci când pistonul este în apropiere de cursa de capăt inferioară .Simplitatea constructivă care rezultă dintr-o asemenea dispunere este evidentă, deși este de așteptat că cea mai mare parte a aerului provenit dinspre ferestrele de baleiere să se scurgă prin ferestrele de evacuare , ce se află în apropierea ferestrelor de baleiere.

Există mai multe moduri de acționare pentru mărirea puterii motoarelor ca, de exemplu, ușurarea maselor ansamblului piston, bolț, bielă și mărirea supapelor, permițând creșterea vitezei medii a pistonului, recurgerea la un ciclu în doi timpi care dublează puterea în aceleași condiții și utilizează așa-numitul “efect de acțiune dublă “ care constă în închiderea cilindrului la ambele capete astfel încit pistonul să subdividă cilindrul însuși în două incinte, în amîndouă dintre acestea desfășurîndu-se simultan un ciclu.

Totuși, soluția constructivă de cilindru cu acțiune dublă nu a fost dezvoltată până acum în mod substanțial, deoarece acest tip de cilindru este considerat mai puțin sigur decât un cilindru cu acțiune simplă. Invenția urmărește conceperea și realizarea unui motor cu ardere internă prevăzut cu un cilindru cu acțiune dublă, a cărui particularitate este prezența unor componente auxiliare care permit optimizarea timpilor de admisie întrucât aceste componente auxiliare sunt dispuse astfel încât amestecul combustibil care urmează să fie ars nu este introdus de către piston. Gazele sunt introduse de niște componente auxiliare.

Un avantaj imediat, obținut prin aplicarea invenției, este o eficiență mult mai înaltă a acestui motor față de toate celelalte motoare cu ardere internă.

Scopul și avantajele menționate anterior sunt atinse, conform invenției, prin realizarea unui motor de înaltă eficiență, care este prevăzut cu un piston cu dublă

RO 114660 Bl acțiune care cooperează cu niște unități auxiliare de alimentare și de admisie, caracterizat prin aceea că acesta cuprinde un cilindru în care poate culisa un 45 piston, pe axa centrală a pistonului fiind fixat un arbore de trecere; arborele de trecere este divizat de către piston în doi semi-arbori de formă particulară, a căror capete exterioare sunt prevăzute cu pistoane auxiliare care pot culisa în camere de admisie adecvate, iar cel puțin unul dintre cele două capete libere ale semi-arborilor menționați este prins de o bielă sau o piesă asemănătoare, avînd 50 forma unei cozi de rândunică, camerele de admisie menționate sunt, de preferință, prevăzute cu supape care determină intrarea gazelor; partea centrală a cilindrului este prevăzută cu orificii de evacuare; pistonul menționat și arborele de trecere respectiv pot fi deplasați axial în mod ciclic în conformitate cu două curse active, cu o rotație de 360°, a capului bielei opus pistonului. 55

Alte caracteristici și detalii ale invenției vor rezulta din descrierea care urmează, a unui exemplu preferat de realizare, fără a limita invenția, cu referire și la desenele însoțitoare și anume la fig. 1 și 2:

- fig.1, secțiune prin motorul conform invenției, reprezentat schematizat;

-fig. 2, secțiune prin motorul conform invenției, reprezentat schematizat, 60 într-un alt timp al ciclului motor.

Motorul cu ardere internă, cu piston, cu dublă acțiune este reprezentat schematic în fig. 1 și este numerotat cu cifra 1. în general, acest motor constă dintr-un cilindru 2 în care poate culisa un piston 3. în legătură cu axa centrală a pistonului, se află un arbore de trecere, care este fixat coaxial, de 65 pistonul însuși. Arborele este subdivizat de către piston în doi semi-arbori 4 și 5 care au aceeași dimensiune și aceeași formă. Pornind dinspre pistonul 3 spre exterior, cei doi semi-arbori 4 și 5 trec prin niște deschizături 6 și 7, care pot fi prevăzute cu garnituri de etanșare. Deschizăturile menționate, 6 și 7 sunt practicate în niște corpuri de capăt 8 și 9 care sunt fixate în cele două capete 70 ale cilindrului 2. în plus, semi-arborii 4 și 5 trec prin niște camere de admisie 10 și 11, care sunt obținute în interiorul corpurilor de capăt 8 și 9. în plus, semiarborii 4 și 5 prezintă niște îngustări 12 și 13. Părțile din afară ale acestor îngustări se termină cu niște pistoane 14 și 15 care glisează în camerele de admisie 10 și 11 menționate anterior. îngustările 12 și 13 pot fi orificii, canale 75 sau alte elemente asemănătoare și au rolul de a permite amestecului de combustibil admis să fie dirijat către camerele de ardere respective.

□ bielă 16 este prinsă într-o parte care are forma unei cozi de rândunică, a cel puțin unuia dintre cele două capete libere ale semi-arborilor 4 și 5, mai precis de capătul liber al semi-arborelui 5. Biela 16 transformă mișcare rectilinie so a semi-arborelui 5, în mișcare de rotație, ciclică, într- un mod care va fi descris în continuare.

în plus, corpurile de capăt 8 și 9 sunt prevăzute cu niște deschideri 17 și 18 care comunică cu camerele de admisie 10 și 11. La gurile de intrare ale

RO 114660 Bl camerelor de admisie menționate se află amplasate niște supape de admisie 19 și 20. Ele permit intrarea amestecului combustibil, aer plus benzină, în faza de aspirație și apoi se închid în faza de compresie care are loc în camerele 10 și 11

Partea mediană a cilindrului 2 este prevăzută cu orificii de evacuare 21. în părțile laterale ale ambelor corpuri de capăt 8 și 9, sunt realizate niște locașuri 22 și 23 în care sunt introduse bujii. Toate pistoanele 3, 14 și 15 sunt prevăzute cu benzi elastice sau alte garnituri sau etanșări similare. Niște părți exterioare 24 și 25 ale celor doi semi-arbori 4 și 5 pot aluneca în niște suporturi adecvate.

Pistonul 3 subdivide interiorul cilindrului 2 în două incinte indicate cu A și B. în continuare, va fi descris pe scurt modul de funcționare a motorului conform invenției.

La începutul primului ciclu, bujia introdusă în locașul 23 provoacă o explozie în incinta A în care a fost, în prealabil, comprimat amestecul. Apoi, pistonul 3 se deplasează către incinta B și comprimă gazul conținut în această incintă.

Atunci cînd pistonul 3 realizează mișcarea menționată anterior, pistonul 14 se retrage și preia amestecul combustibil de la supapa 19. în același timp, pistonul auxiliar opus 15, introduce amestecul combustibil în incinta A, în timp ce gazele produse prin combustia precedentă ies prin orificiile de evacuare 21.

Atunci cînd pistonul 3 ajunge la capătul de cursă în incinta B, bujia dispusă în locașul 22 provoacă începerea arderii amestecului combustibil comprimat și mișcarea de întoarcere a pistonului 3 în sensul opus.

în această fază pistonul auxiliar 14 introduce amestecul combustibil în incinta B, amestec care fusese preluat în prealabil de către supapa 19, în timp ce pistonul 3 lasă gazele arse să iasă prin orificiile 21, iar pistonul auxiliar 15 preia amestecul combustibil nou prin supapa 20 și începe un nou ciclu.

Prin urmare, motorul descris anterior poate efectua două curse active la o rotire cu 360° a bielei și acesta este motivul pentru care motorul conform invenției este diferit de motoarele convenționale, în patru sau doi timpi, care se găsesc pe piață. De fapt, conform soluțiilor cunoscute, un motor în patru timpi efectuează o inițiere a arderii sau o fază activă în două rotiri de 360° ale arborelui cotit, în doi timpi efectuează două explozii la o rotire de 360°.

în plus, conceptul motorului conform invenției, este foarte diferit în conceptul motoarelor în doi timpi sau în patru timpi cu acțiune dublă, convenționale, întrucît motoarele cu acțiune dublă cunoscute pot fi subîmpărțite, teoretic, în două motoare egale, în timp ce aceasta nu este posibil în cazul motorului, conform invenției, unde există o funcționare încrucișată. Mai precis, în cazul motorului, conform invenției, preluarea și admisia combustibilului într-un sector este determinată de acțiunea sectorului opus.

RO 114660 Bl

125

Un alt aspect important, demn de a fi luat în considerare, este faptul că motoarele în doi timpi, cu acțiune dublă, cunoscute au orificiile de admisie și de evacuare la înălțimea capătului de cursă inferior al cilindrului opus părții de inițiere a arderii, în timp ce în cazul motorului conform invenției, evacuarea se face în dreptul capetelor de cursă inferioare, iar alimentarea cu combustibil nou se face dinspre părțile opuse, adică dinspre partea de inițiere a arderii.

Prin urmare, semi-arborii 4 și 5 nu sunt doar elemente de legătură între bielă și piston, ci sunt elemente esențiale care determină fazele de lucru ale motorului.

Pe scurt, în cadrul motorului conform invenției combustibilul este admis dinspre o parte a capului cilindrului, iar combustibilul ars este evacuat prin partea centrală a cilindrului însuși. în acest mod se obține o spălare excelentă a incintelor de ardere A-B în timpul înlocuirii gazelor, consumul de combustibil fiind mai mic, iar eficiența fiind mai mare.

Ca un avantaj, motorul conform invenției poate fi realizat cu sau fără supape, cele două faze de lucru fiind neschimbate la o rotire cu 360° a bielei. în plus, atunci cînd este necesar pot fi utilizate supape fără întoarcere de orice tip.

Un alt avantaj este reprezentat de faptul că amplasarea uneia sau mai multor supape de admisie pentru gaze poate înlocui îngustările, orificiile sau canalele menționate ale semi-arborilor menționați, aceste supape de admisie fiind controlate de către semi-arbori sau de către alte mecanisme auxiliare.

în plus există posibilitatea utilizării a doi arbori cotiți și a două biele .în acest caz, efortul este distribuit în două puncte și drept rezultat părțile în mișcare sunt ușurate și pot fi utilizate două preluări de forță.

Motorul prezentat poate fi realizat conform mai multor versiuni, adică cu admisie cu carburator, cu injecție, cu supape rotative și cu posibilitate amplasării pistoanelor auxiliare 14 și 15 la distanță față de arborii coaxiali. De fapt, pistoanele auxiliare 14 și 15 pot fi dispuse și în afara semi-arborelui respectiv. Aceste pistoane pot fi înlocuite prin alte componente similare pentru introducerea gazului în incintele de inițiere a arderii și pot fi controlate de către alte elemente și nu de același arbore.

în cazul în care motorul este prevăzut cu supape, cîteva elemente de distribuție cum ar fi lanțul, bielele și angrenajele de distribuție sunt eliminate.

Unul dintre avantajele motorului conform invenției este eliminarea problemei ovalizării cilindrului. în plus, nu mai există riscul gripării dintre piston și cilindru, întrucât aceste elemente nu intră în contact unul cu celălalt .Singurele elemente de contact sunt benzile elastice.

Motorul, conform invenției, a fost descris și ilustrat conform unei soluții preferate. Oricum, pot exista variante echivalente din punct de vedere tehnic, ale părților mecanice și componentelor descrise, care trebuie considerate incluse în sfera de protecție a invenției.

Claims (8)

1. Motor cu ardere internă, cu piston, cu dublă acțiune , care cooperează cu unități auxiliare de alimentare și de admisie, caracterizat prin aceea că acesta constă dintr-un cilindru (2), în care poate glisa un piston (3] pe a cărui axă centrală este fixat un arbore de trecere subdivizat de către pistonul însuși în doi semi-arbori (4, 5), de o formă particulară ale căror capete exterioare sunt prevăzute cu niște pistoane auxiliare (14, 15], care culisează în niște camere de admisie (10, 11) adecvate, cel puțin unul dintre cele două capete libere ale semiarborilor (4, 5) menționați este prins într-o îmbinare coadă de rîndunică de o bielă (16] sau un element similar, camerele de admisie (10, 11) menționate fiind prevăzute de preferință, dar nu neapărat, cu niște supape unisens (19, 20) sau alte elemente similare pentru a permite alimentarea cu amestec de combustibil, iar cilindrul (2) menționat este prevăzut cu niște orificii de evacuare (21) în partea sa centrală.

2. Motor cu ardere internă, cu piston, cu dublă acțiune conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că pornind dinspre piston (3) înspre exterior cei doi semi-arbori (4, 5] trec prin deschideri (6, 7] care pot fi prevăzute cu benzi elastice sau garnituri sau etanșări similare, aceste deschideri fiind realizate în corpurile de capăt (8, 9), care sunt fixate la ambele capete ale cilindrului (2), iar semi-arborii (4, 5] menționați trec prin camerele de admisie (10, 11] adecvate obținute în corpurile de capăt (9, 9] menționate.

3. Motor cu ardere internă, cu piston, cu dublă acțiune conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că pistonul (3) menționat și semiarborii (4, 5) relativ coaxiali cu el pot fi deplasați axial și în mod ciclic în concordanță cu două curse active la o rotire de 360° a bielei.

4. Motor cu ardere internă, cu piston, cu dublă acțiune conform revendicărilor 1 la 3, caracterizat prin aceea că semi-arborii (4, 5) menționați prezintă niște îngustări, orificii, canale, deschideri sau alte elemente similare (12, 13] ale căror părți exterioare se termină în niște pistoane auxiliare (14, 15] care culisează în camerele de admisie (10, 11]

5. Motor cu ardere internă, cu piston, cu dublă acțiune conform revendicărilor 1 la 4, caracterizat prin aceea că îngustările, orificiile, canalele, deschiderile sau elementele similare (12, 13) menționate permit amestecului combustibil admis să treacă prin niște camere de ardere (A, B).

6. Motor cu ardere internă, cu piston, cu dublă acțiune conform revendicărilor 1 la 5, caracterizat prin aceea că cilindrul (2) menționat este prevăzut cu niște locașuri (22, 23) adecvate obținute la ambele capete opuse ale corpurilor de capăt (8, 9] în care sunt montate bujii.

RO 114660 Bl

7. Motor cu ardere internă, cu piston, cu dublă acțiune conform revendicărilor 1 la 6, caracterizat prin aceea că acesta poate fi cuplat cu doi arbori cotiți și implicit cu două biele, în acest caz efortul fiind distribuit în două puncte.

8. Motor cu ardere internă, cu piston, cu dublă acțiune conform revendicărilor 1 la 7, caracterizat prin aceea că toate pistoanele (3, 14 ,15) pot fi prevăzute cu benzi elastice sau alte garnituri similare, iar părțile exterioare (24, 25) ale ambilor semi-arbori (4, 5) pot culisa în suporturi adecvate.