RS60865B1 - Motor sa unutrašnjim sagorevanjem - Google Patents

Description

Opis

Oblast tehnike pronalska

[0001] Ovaj predmetni pronalazak se generalno odnosi na motor sa unutrašnjim sagorevanjem, posebno na motor sa unutrašnjim sagorevanjem sa niskom emisijom, koji se koristi u automobilima.

Stanje tehnike pronalaska

[0002] Otkako je motor sa unutrašnjim sagorevanjem prvi put predstavljen pre nekoliko stotina godina, kontinuirano se razvija i modifikuje kako bi se prilagodio stalno promenljivim zahtevima na tržištu. Najnoviji trendovi se sve više bave ekološkim aspektima i održivom budućnošću, tražeći motore sa nižim emisijama, što se u ovom trenutku može postići samo smanjenjem potrošnje goriva. Neki od koncepata koji su predstavljeni, sa namerom da smanje potrošnju goriva, su procesi podeljenog ciklusa, promenljivo vremensko podešavanje ventila i promenljivi odnos kompresije.

[0003] Proces podeljenog ciklusa se dešava kada se kompresija ili ekspanzija, ili oboje, odvija u dve ili nekoliko faza. U teoriji, ovaj koncept treba da obezbedi povećanu efikasnost, ali verifikaciono ispitivanje je pokazalo povećane mehaničke i toplotne gubitke, što dovodi do nedovoljne isplativosti zbog sopstvene složenosti, dodatne težine i povećanog troška prozvodnje.

[0004] U motorima na paljenje iskrom, sa konstantnim odnosom kompresije, koji koriste usisne prigušnice za regulisanje izlazne snage, smanjenje odnosa punjenja prouzrokovaće smanjeni pritisak na kraju kompresionog takta. Stoga će se faktor efikasnosti smanjivati kako se smanjuje odnos punjenja. Da bi se održao stabilan faktor efikasnosti, povećavajući tako njegovu ukupnu efikasnost, odnos kompresije mora se prilagoditi u odnosu na odnos punjenja. Motori sa promenljivom kompresijom omogućavaju promenu zapremine iznad klipa u gornjoj mrtvoj tacki (TDC - top dead centre). Za automobilsku upotrebu, ovo treba da se radi dinamički kao odgovor na opterećenje i zahteve vožnje, jer veća opterećenja zahtevaju niže odnose kako bi bilo efikasnije i obrnuto. Međutim, ovaj koncept takođe zahteva složene i teške mehanizme, koji uzrokuju visoke troškove proizvodnje. Ovaj koncept se takođe suočio sa problemima sa vibracijama. Primer stanja tehnike je stavljen na uvid javnosti u EP1170482.

[0005] Promenljivo podešavanje vremena ventila, poznato i kao promenljivo podizanje ventila (koristi ga Nissan) ili „variable onckenwellen steuerung“ (koriste ga BMW, Ford, Ferrari i Lamborghini), omogućava podešavanje vremena otvaranja (podizanje, trajanje ili oboje) za usisne ili izduvne bočne ventile dok je motor u pogonu. Promenljivo podešavanje vremena ventila može pružiti koristi unutrašnje recirkulacije izduvnih gasova, povećanog obrtnog momenta i veće uštede goriva, ali proizvodnja je skupa.

[0006] Još jedan koncept sa korisnim karakteristikama je princip škotskog jarma. Neke od karakteristika su tačni sinusoidni recipročni delovi, potpuno dinamički balans mase što ga čini bez vibracija i opcije za jednostavne dvostruko delujuće klipne aranžmane. Mehanizmi škotskog jarma se najviše koriste u klipnim pumpama, pokretačima ventila, šivaćim mašinama i motorima, kao što se vidi u US2012272758

Kratak pregled pronalaska

[0007] Cilj ovog pronalaska je da obezbedi motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji uključuje gore pomenute koncepte, koji rešava identifikovane nedostatke u cilju smanjenja emisije.

[0008] Navedene ciljeve motor u potpunosti ili delimično postiže prema nezavisnim patentnim zahtevima. Poželjna tehnička rešenja su izložena u zavisnim patentnim zahtevima.

[0009] Prema prvom aspektu, pronalazak se odnosi na bokser motor sa dve suštinski simetrične (kao predmet i lik u ogledalu) strane motora koji sadrži radilicu na koju je povezan, najmanje dva glavna sklopa škotskih jarmova, svaki sa po jednim glavnim klipom smeštenim u glavnom cilindru svake strane motora, i najmanje jedan pomoćni sklop škotskog jarma koji ima par pomoćnih klipova postavljenih unutar para pomoćnih cilindara svake strane motora, pri čemu su glavni sklopovi škotskog jarma postavljeni sinhronizovano na radilici, a najmanje jedan pomoćni sklop škotskog jarma postavljen je sa pomakom od 180° na radilici, pri čemu svaki pomoćni klip definiše spoljašnji prostor i unutrašnji prostor unutar svakog pomoćnog cilindra, unutrašnji prostor okrenut prema suprotnoj strani motora, pri čemu su navedeni unutrašnji prostori svakog pomoćnog para cilindara u fluidnoj komunikaciji i čine kompresionu komoru, pomenuta kompresiona komora sadrži prvi i drugi nepovratni ventil, pri čemu je pomoćni par cilindara prilagođen za usisavanje vazduha iz okoline kroz prvi nepovratni ventil i kompresovanje i pumpanje navedenog vazduha izvan, kroz drugi nepovratni ventil u glavni cilindar suprotne strane motora, a navedeni spoljašnji prostori svakog pomoćnog para cilindara su u fluidnoj komunikaciji i primaju izduvni gas pod pritiskom iz glavnog cilindra iste strane motora.

[0010] Prednost takvog motora je što omogućava da se odvijaju dva procesa razdvojenog ciklusa, tj. proces kompresije i proces ekspanzije. Za proces ekspanzije, umesto ispuštanja preostalog pritiska u glavnom cilindru nakon potpunog takta ekspanzije, preostali pritisak u svim glavnim cilindrima prenosi se u spoljašnji prostor odgovarajućeg pomoćnog para cilindara, tako da se može koristiti za dalje napajanje radilice i/ili proces kompresije; na taj način, povećava se faktor efikasnosti motora što zauzvrat doprinosi smanjenim emisijama. Za proces kompresije, umesto započinjanja kompresionog takta glavnim cilindrom napunjenim vazduhom pod atmosferskim pritiskom, kompresioni takt započinje glavnim cilindrom ispunjenim komprimovanim vazduhom; na taj način, smanjuju se potrošnja goriva i emisije.

[0011] Još jedna prednost takvog motora je što linearno kretanje klipnog sklopa škotskog jarma doprinosi smanjenju vibracija u motoru. Škotski jaram takođe čini klipove centralno stabilnim.

[0012] Prema jednom tehničkom rešenju ovog pronalaska, pomoćni klipovi sadrže obodno raspoređene žlebove za hvatanje pritiska. Budući da su klipovi stabilni u sredini, zamenom prstena klipa sa žlebovima za hvatanje pritiska značajno će se smanjiti trenje između pomoćnih klipova i obloga pomoćnih cilindara. Ovo smanjenje trenja je poboljšanje u pogledu mehaničkih gubitaka.

[0013] Prema drugom aspektu, ovaj predmetni pronalazak se odnosi na bokser motor u kome svaki glavni sklop škotskog jarma sadrži glavnu klipnjaču sa poligonalnim poprečnim presekom za svaku stranu motora, pri čemu svaka glavna klipnjača: na prvom kraju ima obrtnu vezu sa odgovarajućim glavnim klipom; na drugom kraju ima navojnu vezu sa klinom koji viri iz odgovarajućeg glavnog jarma; i obuhvaćen je uzdužno kliznim pužnim zupčanikom.

[0014] Ovim mehanizmom postiže se robusno i tačno podešavanje odnosa kompresije glavnih cilindara, uz istovremeno nekomplikovani dizajn, što predstavlja poboljšanje u pogledu težine i troškova proizvodnje.

[0015] Prema jednom tehničkom rešenju ovog predmetnog pronalaska, pužno upravljačko vratilo angažuju pužne zupčanike iste strane motora, pri čemu su pomenuta pužna upravljačka vratila podešena pomoću hidrauličnih ili električnih pokretača. Na ovaj način, odnosom kompresije dva glavna cilindra istovremeno upravlja jedno upravljačko vratilo, što povećava njegovu preciznost, i ugrađivanjem hidrauličnih ili električnih pokretača, preciznost se dodatno povećava.

[0016] Prema trećem aspektu, pronalazak se odnosi na bokser motor koji se sastoji od dva spojna vratila koja povezuju radilicu i bregasta vratila koja upravljaju usisnim ventilima i ispusnim ventilima glavnih cilindara i izduvnim ventilima pomoćnih cilindara, pri čemu svako spojno vratilo: na prvom krajnjem delu sadrži prve unutrašnje spiralne zavojnice angažovane sa prvim spoljnim spiralnim zavojnicama prvog izbočenog vretena konusnog zupčanika spojnog vratila, pri čemu je navedeni konusni zupčanik spojnog vratila angažovan sa konusnim zupčanikom bregastog vratila spojenim sa bregastim vratilom; na drugom krajnjem delu sadrži druge unutrašnje spiralne zavojnice angažovane sa drugim spoljašnjim spiralnim zavojnicama drugog izbočenog vretena drugog konusnog zupčanika spojnog vratila, pri čemu je pomenuti drugi konusni zupčanik spojnog vratila angažovan sa zupčanikom radilice povezanim sa radilicom; i ima dužinu koja omogućava izvesno uzdužno pomeranje spojnog vratila duž prvog i drugog izbočenog vretena, pri čemu su prve spoljašnje spiralne zavojnice i druge spoljašnje spiralne zavojnice suprotnog navoja, i prve unutrašnje spiralne zavojnice i druge unutrašnje unutrašnje zavojnice su suprotnog navoja.

[0017] Ovim mehanizmom postiže se robusno i tačno prilagođavanje vremenskog podešavanja ventila, istovremeno imajući jednostavan dizajn, što predstavlja poboljšanje u pogledu težine i troškova proizvodnje.

[0018] Prema jednom tehničkom rešenju ovog predmetnog pronalaska, spojna vratila se istovremeno uzdužno podešavaju pomoću hidrauličnih ili električnih pokretača. Na taj način se povećava preciznost.

[0019] Prema još jednom tehničkom rešenju ovog predmetnog pronalaska, bokser motor sadrži bregasto vratilo sa dvostrukim bregom u srednjem delu. Dvostruki breg omogućava jednom bregastom vratilu da vrši upravljanje i nad pomoćnim parom cilindara i nad dva glavna cilindra iste strane motora, ref. Tabela 1.

[0020] Glavni cilindri i spoljašnji prostori pomoćnog para cilindara na istoj strani motora poželjno su povezani pločom sedišta ventila kako bi se olakšao proces ekspanzije podeljenog ciklusa.

[0021] Kompresione komore i glavni cilindri su poželjno povezani najmanje jednim spojnim kanalom kako bi se olakšao proces komprimovanja podeljenog ciklusa. Ostvarivanjem vazdušnog hlađenja spojnog kanala, vazdušno punjenje dovedeno u glavne cilindre biće dodatno komprimovano, što će smanjiti potrošnju goriva i emisije.

[0022] Balansiranje težine najmanje jednog pomoćnog sklopa jarma sa težinom najmanje dva glavna sklopa jarmova smanjiće vibracije u motoru, što će poboljšati njegovu trajnost i performanse.

[0023] Zaptivka donje ploče cilindra oko pomoćne klipnjače čini da je kompresiona komora suštinski hermetična, što omogućava proces kompresije podeljenog ciklusa.

Kratak opis slika

[0024] Pronalazak će sada biti opisan s osvrtom na tehnička rešenja koja su uzeta kao primer prikazana na pratećim crtežima, gde:

Sl. 1 prikazuje izometrični prikaz sklopljenog motora,

Sl. 2 prikazuje detalj motora,

Sl. 3 prikazuje detalj motora,

Sl. 4 prikazuje škotski jaram,

Sl. 5 prikazuje škotski jaram,

Sl. 6 prikazuje pogled na vertikalni presek motora,

Sl. 7 prikazuje detalj motora,

Sl. 8 a i b prikazuju detalj motora,

Sl. 9 prikazuje pogled na delimični horizontalni presek motora, i

Sl. 10 prikazuje izometrični prikaz motora delimično rastavljenog.

Detaljan opis

[0025] Na prikazanim slikama su ilustrovani bokser motori sa unutrašnjim sagorevanjem. Sl. 1 prikazuje izometrični prikaz sklopljenog motora. Motor je podeljen na dve bočne strane D, L. koje su definisane pomoću ravni P simetrije, pri čemu su dve bočne strane D, L u suštini međusobno refleksne slike. Motor prikazanog predmetnog pronalaska mogao bi se koristiti kao jednostrani dizajn. Jednostranom dizajnu bio bi potreban akumulator za komprimovano punjenje u prvom stepenu, a zbog pulsacije u njemu bi radio sa manjom efikasnošću. Stoga je poželjni dvostrani dizajn.

Mehanizam škotskog jarma

[0026] U motoru linearno kretanje klipova 7, 8 koji se kreću unutar cilindara pretvara se u rotaciono kretanje radilice 1, pomoću sklopova 110, 120 škotskog jarma. Kao što je detaljno prikazano na Sl. 4 i Sl. 5, motor ima dva tipa sklopova 110, 120 škotskog jarma, redom glavni sklop 110 škotskog jarma i pomoćni sklop 120 škotskog jarma. Sl. 2 prikazuje postavku sa srednjim pomoćnim sklopom 120 škotskog jarma i dva spoljna glavna sklopa 110 škotskog jarma.

[0027] Glavni sklopovi 110 škotskog jarma sastoje se od glavnog jarma 2, dve polovine 6 ležaja radilice, dva klina 25, dve glavne klipnjače 5 i dva glavna klipa 7. Glavni klipovi 7 povezani su sa glavnim klipnjačama 5 pomoću obrtnih spojnica 28, ilustrovano na Sl. 4 detalj b. Glavni klip 7 ima prorez u obrtnoj spojnici 28, omogućavajući da se glavni klip 7 spoji bočno na glavnu klipnjaču 5. Ovaj tip spajanja omogućiće glavnoj klipnjači 5 da slobodno rotira u odnosu na glavni klip 7. Glavna klipnjača 5 ima obrtnu spojnicu 28 na prvom kraju i unutrašnje navoje 27 na drugom kraju. Glavna klipnjača 5 ima poligonalni poprečni presek. Klinovi 25 spajaju glavne klipnjače 5 sa glavnim jarmom 2. Klinovi 25 se mogu pričvrstiti na glavni jaram 2 pomoću zavarenih ili navojnih veza, alternativno mogu se i izrađivati od istog komada. Glavni jaram 2 je suštinski pravougaonik sa kliznim površinama 23 koje u potpunosti ili delimično pokrivaju gornju i donju površinu. Glavne klipnjače 5 postavljene su u centralnim oblastima dve bočne površine glavnog jarma 5 i iste su dužine. Glavni jaram ima pravougaoni otvor u koji su postavljene polovine 6 ležaja radilice. Polovine 6 ležaja radilice obuhvataju bregasto vratilo 1. Dve polovine 6 radilice kombinovane prilagođene su kliznom kretanju u uzdužnom pravcu otvora.

[0028] Sklop 120 pomoćnog škotskog jarma sadrži pomoćni jaram 3, dve polovine 6 ležaja radilice, dve pomoćne klipnjače 4 i četiri pomoćna klipa 8. Pomoćni klipovi 8 su povezani sa pomoćnim klipnjačama 4 navojnom i/ili vijačnom vezom. Pomoćne klipnjače 4 povezane su sa pomoćnim jarmom 3 vijačnom vezom. Pomoćni jaram 3 je suštinski pravougaonog oblika i ima otvor jednak otvoru glavnog jarma 2. Jednake polovine 6 ležaja radilice koriste se u pomoćnom sklopu 120 škotskog jarma kao i u glavnom sklopu 110 škotskog jarma. Svaka pomoćna klipnjača 4 ima po jedan pomoćni klip 8 povezan sa svakim od dva kraja iste. Dve pomoćne klipnjače 4 povezane su sa gornjom i donjom površinom pomoćnog jarma 3. Obe pomoćne klipnjače 4 izbočene su na jednakom rastojanju sa obe strane pomoćnog jarma 3, i obe pomoćne klipnjače 4 su iste dužine. Ovo znači da će dva pomoćna klipa 8 prve strane D, L motora doći do gornje mrtve tačke (TDC) istovremeno sa dva pomoćna klipa 8 druge strane D, L motora koje dolaze do donje mrtve tačke (BDC - bottom dead centre), i obrnuto. Umesto klipnih prstenova, pomoćni klipovi 8 su opremljeni žlebovima 72 za hvatanje pritiska.

[0029] Težina pomoćnog sklopa 120 škotskog jarma je uravnotežena jednako sa kombinovanom težinom dva glavna sklopa 110 škotskog jarma. To se obično postiže izborom materijala, biranjem materijala sa željenim mehaničkim svojstvima, ali sa različitom gustinom, npr. čelika i aluminijuma.

[0030] Sl. 3 prikazuje ista tri sklopa 110, 120 škotskog jarma kao i Sl. 2. Sklopovi 110, 120 škotskih jarmova su postavljeni u vodeće žlebove 77 u gornjoj vodećoj ploči 50 i donjoj vodećoj ploči 51, koji su postavljeni na ploči 59 ležaja zadnje radilice.

Promenljivi odnos kompresije

[0031] Sl.3 ilustruje mehanizam koji omogućava promenljivu kompresiju. Izmenom gornje mrtve tačke (TDC) glavnih klipova 7 može se postići relativno konstantan pritisak kompresije tokom kompletne brzine i tereta, tj. krajnji pritisak motorne kompresije ostaće na svojoj odlučenoj vrednosti bez obzira na to koliki je stepen punjenja glavnih cilindara I, III; II, IV. Mehanizam promenljive kompresije ovog predmetnog pronalaska koristi pužne zupčanike 13, 14 i upravljačka vratila 11, 12 pužnih zupčanika za podešavanje TDC glavnih klipova 7.

[0032] Pužni zupčanici 13, 14 sa centralnim poligonalnim otvorom, koji odgovaraju poprečnom preseku glavnih klipnjača 5, postavljeni su na glavnim klipnjačama 5. Pužni zupčanici 13, 14 prilagođeni su da rotiraju glavne klipnjače 5, dok klipnjače 5 mogu slobodno klizati u odnosu na pužne zupčanike 13, 14 u njihovom uzdužnom pravcu. Kako se pužni zupčanik 13, 14 okreće, glavna klipnjača 5 će se prelaziti navoje klina 5. Budući da je klin 5 statičan u odnosu na glavni jaram 2, kretanje glavne klipnjače 5 će promeniti njegovo rastojanje do glavnog jarma 2. Ovo će zauzvrat promeniti rastojanje između glavnog klipa 7 i odgovarajućeg glavnog jarma 2. Pri promeni rastojanja između glavnog jarma 2 i glavnog klipa 7, TDC istog glavnog klipa 7 će se promeniti pri jednakom odnosu.

[0033] Pužno upravljačko vratilo 11, 12 postavljeno je na svakoj strani D, L motora i drži je na mestu donjom pločom 52 cilindra. Svako pužno upravljačko vratilo 11, 12 ima puž u angažovanju sa svakim pužnim zupčanikom 13, 14 iste strane D, L motora, u ovom slučaju dva. Pužni zupčanici 13, 14 i pužno upravljačka vratila 11, 12 suprotnih strana D, L motora su poželjno izrađeni sa suprotnim zupčanicima, npr. pužni zupčanici 14 leve strane L motora koji imaju leve spiralne zupčanike i pužni zupčanici 13 desne strane D motora koji imaju desne spiralne zupčanike. Na taj način će se TDC glavnih klipova 7 na obe strane D, L motora promeniti u odgovarajućem smeru kada se pužno upravljačka vratila 11, 12 rotiraju u istom smeru, npr. okretanjem obe pužno upravljačkog vratila 11, 12 u smeru kazaljke na satu, TDC svih glavnih klipova će se spustiti. Pužno upravljačka vratila 11, 12 mogu se pokretati pomoću hidrauličnih ili električnih pokretača. Poželjno je da transmisija pužnog zupčanika ima visok stepen redukcije. Jedna od prednosti visokog odnosa redukcije je u tome što omogućava fino podešavanje gornje mrtve tačke (TDC) glavnih klipova 7. Druga prednost visokog stepena redukcije je što eliminiše mogućnost izlaza (pužni zupčanik 13 , 14) koji pogoni ulaz (pužno upravljačko vratilo 11, 12), takođe poznato kao konfiguracija samozaključavanja.

Proces podeljenog ciklusa

[0034] Inventivna upotreba procesa podeljenog ciklusa u ovom predmetnom pronalasku obuhvata dvostepenu kompresiju i dvostepenu ekspanziju. Navedene faze su podeljene između glavnih cilindara I, III; II, IV i pomoćnih cilindara V, VII; VI, VIII. U tehničkom rešenju prikazanom na slikama, motor ima četiri glavna cilindra I, III; II, IV i četiri pomoćna cilindra V, VII; VI, VIII. Kao alternativno tehničko rešenje, bilo bi moguće udvostručiti broj cilindara dodavanjem u serijama ili paralelno.

[0035] Sl.6 prikazuje vertikalni presek motora, koji prikazuje kompletnu desnu stranu D motora i levu stranu L motora sa većinom statičnih delova skrivenim, ostavljajući raspored ventila, klipove i obloge 67 pomoćnih cilindara. Pogled na presek seče kroz središte pomoćni jaram 3 i četiri pomoćna cilindra V, VII; VI, VIII.

[0036] Unutar svakog pomoćnog cilindra V, VII; VI, VIII, pomoćni klip 8 definiše spoljašnji i unutrašnji prostor, pri čemu se unutrašnji prostor, najbliži pomoćnom jarmu 3, koristi za kompresiju, a spoljašnji prostor za ekspanziju. Razlika pritiska između spoljašnjeg i unutrašnjeg prostora pomoćnog cilindra V, VII; VI, VIII je do približno 6 bara pri punoj snazi. Pomoćni klipovi 8 su napravljeni od materijala (poželjno čelika) sa mehaničkim i termičkim svojstvima koja omogućavaju curenje vrućeg gasa iz spoljašnjeg prostora u unutrašnji prostor, a da ne izaziva eroziju pomoćnih klipova 8. Pomoćni klipovi 8 su zato opremljeni žlebovima 72 za hvatanje pritiska umesto klipnih prstenova. Zazor između pomoćnog klipa 8 i obloge 67 pomoćnog cilindra je vrlo mali. Centriranje klipova 8 je osigurano, jer su njihove pomoćne klipnjače 4 centično stabilne. Tečnost koja klizi između pomoćnog klipa 8 i obloge 67 pomoćnog cilindra zaglaviće se u žlebovima 72 za hvatanje gasa. Takođe je prihvatljivo ako se neke tečnosti kreću sa jedne strane pomoćnog klipa 8 na drugu. Ovaj dizajn eliminiše gubitak usled mehaničkog trenja u pomoćnim cilindrima 8 i ne zahteva podmazivanje.

[0037] Dva pomoćna cilindra V, VII; VI, VIII iste strane D, L motora opremljeni su parom suprotno usmerenih nepovratnih ventila 69, 70. Tečnosti mogu da protiču u unutrašnji prostor kroz prvi nepovratni ventil 69 postavljen u prvom pomoćnom cilindru V, VII; VI, VIII. Kako se vakuum stvara u unutrašnjem prostoru, prvi nepovratni ventil 69 će se otvoriti i omogućiti ulazak tečnosti. Prvi nepovratni ventil 69 je ulaz u unutrašnji prostor, koji sprečava da tečnosti izlaze iz unutrašnjeg prostora. Kroz drugi nepovratni ventil 70 smešten u drugom pomoćnom cilindru V, VII; VI, VIII, tečnosti mogu da izlaze iz unutrašnjeg prostora. Kako se pritisak nakuplja u unutrašnjem prostoru, drugi nepovratni ventil 70 će se otvoriti i omogućiti da tečnosti izlaze. Drugi nepovratni ventil 70 je izlaz iz unutrašnjeg prostora, koji sprečava ulazak tečnosti u unutrašnji prostor. Tečna komunikacija je obezbeđena između unutrašnjih prostora prvog i drugog pomoćnog cilindra V, VII; VI, VIII pomoću međusobno povezujućeg otvora 105, kućišta ili sličnog (takođe ilustrovano na Sl. 7). Nepovratni ventili 69, 70 postavljeni su na dnu svakog pomoćnog cilindra V, VII; VI, VIII, koji je kraj najbliži jarmu 3. U centru nepovratnih ventila 69, 70 nalazi se otvor koji ima zaptivnu površinu prema recipročnim pomoćnim klipnjačama 4. Nepovratni ventili 69, 70 mogu, na primer da sadrže diskove koji zaptivaju dno pomoćnih cilindara V, VII; VI, VIII, pri čemu su diskovi opružni u željenom smeru do odgovarajućeg predopterećenja.

[0038] Ovaj dizajn čini kombinovane unutrašnje prostore para V, VII; VI, VIII pomoćnih cilindara iste strane D, L motora suštinski zaptivenim, što zauzvrat omogućava usisavanje vazduha iz okruženja u unutrašnji prostor pomoćnim klipovima 8, a takođe omogućava kompresiju navedenog vazduha iz okruženja navedenim pomoćnim klipovima 8. Protok ambijentalnog vazduha u unutrašnji prostor reguliše se prigušivačem 63. Komprimovana vazduh / gorivo smeša koja izlazi iz unutrašnjeg prostora pomoćnih cilindara V, VII; VI, VIII kroz drugi nepovratni ventil 70 vodi se kroz spojni kanal 62 u ulazni kolektor glavnih cilindara I, III; II, IV suprotne strane D, L motora. Punjenje komprimovane vazduha / gorivo smeše ulazi u prvi glavni cilindar I, III; II, IV sa otvorenim usisnim ventilom 31, drugi glavni cilindar I, III; II, IV će u ovom trenutku imati zatvoreni usisni ventil 31. Pri punom gasu, odnos punjenja u glavnom cilindru I, III; II, IV biće do 200%. Glavni cilindar I, III; II, IV koji prima punjenje biće u svom BDC-u. Jednom kada se punjenje primi u glavni cilindar I, III; II, IV, usisni ventil 31 će se zatvoriti i glavni klip 7 će dodatno stisnuto punjenje unutar pomenutog glavnog cilindra I, III; II, IV; dakle, dvostepena kompresija. Uzastopno punjenje isporučeno u navedeni ulazni kolektor primiće drugi glavni cilindar I, III; II, IV, ovaj put sa otvorenim usisnim ventilom 31 i prvim glavnim cilindrom I, III; II, IV sa zatvorenim usisnim ventilom 31.

[0039] Glavni škotski jarmovi 110 sinhronizovani su na radilici 1, a pomoćni škotski jaram 120 postavljen je pod nagibom od 180° na radilici 1. To znači da kada su glavni klipovi 7 na strani D, L motora na TDC-u, pomoćni klipovi 8 iste strane D, L motora su na BDC. Tabela 1 prikazuje korake koji se odvijaju u svim cilindrima I, III; II, IV, V, VII; VI, VIII tokom kompletnog ciklusa.

[0040] Sl.7 prikazuje presek pod 90° gornjeg dela motora. Slika ilustruje donju ploču 52 cilindra, blok 81 cilindra, ploču 54 sedišta ventila, metalnu brtvu 55 i gornji blok 56 ventila, gde presek prolazi kroz centar i glavnog cilindra I, III; II, IV i pomoćnog cilindra V, VII; VI, VIII, oba sa uklonjenim klipovima 7, 8 i klipnjačama 4, 5.

[0041] Nakon završetka druge faze dvostepene kompresije u glavnom cilindru I, III; II, IV, punjenje se pali svećicom 47. Zatim se vrši ekspanzija u glavnom cilindru I, III; II, IV, kao kod običnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Kada je ekspanzija dovela glavni klip 7 do njegovog BDC, ostaće određeni pritisak u izduvnim gasovima unutar glavnog cilindra I, III; II, IV. Ovaj preostali pritisak se zatim prenosi na pomoćne cilindre V, VII; VI, VIII za drugu fazu proširenja; dakle dvostepeno proširenje. Navedeno proširenje se dešava u kombinovanom spoljnom prostoru para V, VII; VI, VIII pomoćnih cilindara na istoj strani D, L motora, pogoneći pomoćne klipove 8 od njihovog TDC-a do njihovog BDC-a.

[0042] Između bloka 81 cilindra i gornjeg bloka 56 ventila postavljena je ploča 54 sedišta ventila. Ova ploča 54 sedišta ventila omogućava prenos tečnosti iz glavnih cilindara I, III; II, IV do pomoćnih cilindara V, VII; VI, VIII iste strane D, L motora. Sl.8 a i b prikazuju obe strane ploče 54 sedišta ventila. Ploča 54 sedišta ventila nalazi se na svakoj strani D, L motora. Svaka ploča 54 sedišta ventila sučeljava dva glavna cilindra i dva pomoćna cilindra V, VII; VI, VIII. Za glavne cilindre I, III; II, IV, ploča 54 sedišta ventila obezbeđuje sedište 101 usisnog ventila, sedište 102 ispusnog ventila i sedište 104 svećice. Za pomoćne cilindre V, VII; VI, VIII, ploča 54 sedišta ventila obezbeđuje kanal 100a za prenos tečnosti i sedište 103 izduvnog ventila. Spomenuti kanal 100a za prenos tečnosti međusobno povezuje oba pomoćna cilindra V, VII; VI, VIII jedan sa drugim i sa oba glavna cilindra I, III; II, IV iste strane D, L motora. Kanal 100a za prenos tečnosti je žleb izrađen na zadnjoj strani ploče 54 sedišta ventila, zaptiven metalnom brtvom 55. Komunikacija između prenosnog kanala 100a i glavnih cilindara I, III; II, IV kontrolišu se ispusnim ventilima 32, dok je komunikacija između prenosnog kanala 100a i pomoćnih cilindara V, VII; VI, VIII trajno otvorena kroz ulaz (100b) za prenos.

[0043] Kada se završi prva faza proširenja u prvom glavnom cilindru I, III; II, IV, njegov ispusni ventil 32 se otvara. U ovom trenutku, glavni klip 7 navedenog glavnog cilindra je u svom BDC, a pomoćni klipovi 8 iste strane D, L motora su na svom TDC. Izduvni gas se prenosi iz glavnog cilindra I, III; II, IV do pomoćnih cilindara V, VII; VI, VIII preko prenosnog kanala 100a. Druga faza ekspanzije odvija se unutar spoljašnjeg prostora pomoćnih cilindara V, VII; VI, VIII. Druga faza ekspanzije je završena kada pomoćni klipovi 8 dostignu svoj BDC. U tom trenutku, ispusni ventil 32 glavnog cilindra I, III; II, IV se zatvara, a izduvni ventili 33 pomoćnih cilindara V, VII; VI, VIII otvaraju. Izduvni gas izlazi kroz izduvne ventile 33 pomoćnih cilindara V, VII; VI, VIII, u izduvni kolektor 65. Prvi deo pomenutog izduvnog kolektora 65 uključen je u gornji blok 56 ventila. Kada pomoćni klipovi 8 ponovo dostignu svoj TDC, sav izduvni gas je izašao iz pomoćnih cilindara V, VII; VI, VIII i izduvni ventili 33 se zatvaraju. Pomoćni cilindri V, VII; VI, VIII će zatim dobiti novi izduvni gas pod pritiskom iz drugog glavnog cilindra I, III; II, IV iste strane D, L motora. Drugi stepen proširenja pokreće prvi stepen kompresije i pokreće radilicu 1.

[0044] Donja ploča 52 cilindra ima otvore za prolazak glavnih klipnjača 5 i pomoćnih klipnjača 4. U delovima donje ploče 52 cilindra koji povezuju glavne cilindre I, III; II, IV, predviđeni su dodatni otvori za prolazak vazduha.

Tabela 1 - koraci kompletnog četvorotaktnog ciklusa

Promenljivo podešavanje vremena ventila

[0045] Sl. 9 i 10 ilustruju mehanizam koji omogućava podešavanje vremena ventila u ovom predmetnom pronalasku. Rotaciono kretanje radilice 1 prenosi se na dva bregasta vratila 30 pomoću međusobno povezanih zupčanika 16, 17a, 17b, 41 i spojnih vratila 44, 45. Uzdužnim podešavanjem spojnog vratila 44, 45, rotacija odgovarajućeg bregastog vratila 30 biće izmenjena u odnosu na rotaciju radilice 1, tj. vreme otvaranja/zatvaranja ventila će se promeniti u odnosu na hod odgovarajućih klipova.

[0046] Sl. 9 prikazuje prikaz vodoravnog preseka desne strane D motora sa svim prisutnim komponentama i leve strane L motora sa uklonjenom većinom statičkih komponenti. Prikaz preseka preseca središte glavnih cilindara I, III i središte spojnog vratila 44.

[0047] Sl. 10 prikazuje izometrični prikaz motora sa desnom stranom D motora sa uklonjenom većinom statičkih komponenata i suštinski kompletnom levom stranom L motora.

[0048] Prenosni odnos između radilice 1 i bregastog vratila 30 je 2: 1, tj. bregasto vratilo 30 će se obrnuti za jedan obrt dok radilica 1 okreće dva obrtaja. Tokom dva obrtaja radilice 1, glavni cilindri I, III; II, IV izvode kompletan ciklus (četiri takta). Pomoćni cilindri V, VII; VI, VIII će izvesti kompletan ciklus dok radilica 1 obrnuće jedan obrtaj. Budući da usisnim ventilima 31, ispusnim ventilima 32 i izduvnim ventilima 33 iste strane D, L motora upravlja isto bregasto vratilo 30, 180° dvostruki greben 74 koji upravlja izduvnim ventilom 33 postavljen je u srednjem delu bregastog vratila 30.

[0049] U prvom kraju radilice 1 postavljen je zamajac 61, u drugom kraju radilice 1 postavljen je konusni zupčanik 16 radilice. U jednom kraju bregastog vratila 30, orijentisanom u istom smeru kao i drugi kraj radilice 1, postavljen je konusni zupčanik 41 bregastog vratila. Prvi konusni zupčanik 17a spojnog vratila u angažovanju sa konusnim zupčanikom 16 radilice, postavljenim u konfiguraciji pod 90°, poravnava se sa drugim konusnim zupčanikom 17b spojnog vratila u angažovanju sa konusnim zupčanikom 41 bregastog vratila, postavljenim u konfiguraciji od 90°. Navedeni konusni zupčanici 17a, 17b spojnog vratila imaju centralno istureno, relativno kratko vreteno 42a 42b sa spoljašnjim spiralnim zavojnicama 20a, 20b. Prvo vreteno 42a ima leve spoljašnje spiralne zavojnice 20a, a drugo vreteno 42b ima desne spoljašnje spiralne zavojnice 20b ili obrnuto. Navedena vretena 42a, 42b su koncentrično orijentisana i usmerena jedno prema drugom. Spojno vratilo 44, 45 povezuje dva konusna zupčanika 17a, 17b spojnih vratila iste strane D, L motora. Spojno vratilo 44, 45 ima unutrašnje spiralne zavojnice 22a, 22b koje odgovaraju onima na vretenima 42a, 42b. Gde prvi kraj spojnog vratila 44, 45 ima desne unutrašnje spiralne zavojnice 22a, a drugi kraj spojnog vratila 44, 45 ima leve unutrašnje spiralne zavojnice 22b, ili obrnuto. Uzdužno je spojno vratilo 44, 45 kraće od rastojanja između dva konusna zupčanika 17a 17b spojnog vratila. Dužina spojnog vratila 44, 45 je dovoljno dugačka da se uvek može zakačiti za oba vretena 42a 42b, ali dovoljno kratka da omogući određeni razmak u njenom uzdužnom smeru.

[0050] Za simultano osovinsko kretanje dva spojna vratila 44, 45, ona su uzdužno međusobno povezana. Podešavanjem spojnih vratila 44, 45 može se upravljati pomoću hidrauličnih ili električnih linearnih pokretača.

Spisak pozivnih oznaka

[0051]

I, III; II, IV – glavni cilindri (desna strana motora; leva strana motora) V, VII; VI, VIII – pomoćni cilindri (desna strana motora; leva strana motora) P - ravan

L - leva strana motora

D - desna strana motora

1 - radilica

2 - glavni jaram

3 - pomoćni jaram

4 - pomoćna klipnjača

5 - glavna klipnjača

6 - polovina ležaja radilice

7 - glavni klip

8 - pomoćni klip

9 - prednji ležaj radilice

10 - zadnji ležaj radilice

11 - pužno upravljačko vratilo (desna strana motora)

12 - pužno upravljačko vratilo (leva strana motora)

13 - pužni zupčanik (desna strana motora)

14 - pužni zupčanik (leva strana motora)

15 - pumpa ulja za podmazivanje

16 - konusni zupčanik (radilica)

17a - prvi konusni zupčanik (spojno vratilo)

17b - drugi konusni zupčanik (spojno vratilo)

18 - ležaj spojnog vratila

20a - spoljašnje spiralne zavojnice (nasuprot 20b)

20b - spoljašnje spiralne zavojnice (nasuprot 20a)

22a - unutrašnje spiralne zavojnice (nasuprot 22b)

22b - unutrašnje spiralne zavojnice (nasuprot 22a)

- klizna površina

- klin

- unutrašnji navoji (glavna klipnjača)

- obrtna spojnica

- bregasto vratilo

- usisni ventil

- ispusni ventil

- izduvni ventil

- opruga ventila

- opružna podloška

- vijak za podešavanje razmaka izduvnog ventila - vijak za podešavanje razmaka glavnih ventila - bregasti jaram glavnih ventila

- čivija za vođenje jarma glavnog ventila - konusni zupčanik (bregasto vratilo) a - vreteno (od 17a)

b - vreteno (od 17b)

- spojno vratilo (desna strana motora)

- spojno vratilo (leva strana motora)

- kućište bregastog zupčanika

- svećica

- desno kućište bregastog vratila

- levo kućište bregastog vratila

- gornja ploča za vođenje

- donja ploča za vođenje

- donja ploča cilindra

- blok cilindara

- ploča sedišta ventila

- metalna brtva

- gornji blok ventila

- ploča ležaja radilice

- korito ulja za podmazivanje

- zamajac

- spojni kanal

- prigušnica

- izduvni kolektor

- mlaznica za ubrizgavanje goriva

- obloga pomoćnog cilindra

- obloga glavnog cilindra

- nepovratni ventil (ulaz)

- nepovratni ventil (izlaz)

a - opruga (za nepovratne ventile)

b - disk (za ulazne nepovratne ventile)

c - disk (za izlazni nepovratni ventil)

- žleb za hvatanje pritiska

- dvostruki breg

- vodeći žleb

- blok cilindara

0a - kanal za prenos tečnosti

0b - ulaz za prenos (pomoćni cilindar)

1 - sedište usisnog ventila (glavni cilindar) 2 - sedište ispusnog ventila (glavni cilindar) 3 - sedište izduvnog ventila (pomoćni cilindar) 4 - sedište svećice

5 - otvor

0 - glavni sklop škotskog jarma

1 - omotač za rashladnu vodu

0 - pomoćni sklop škotskog jarma

Claims (12)

Patentni zahtevi

1. Bokser motor sa dve suštinski simetrične strane (L, D) motora koji sadrži radilicu (1) na koju je povezan,

najmanje dva glavna sklopa (110) škotskog jarma od kojih svaki ima po jedan glavni klip (7) smešten unutar jednog glavnog cilindra (I, III; II, IV) sa svake strane (D; L) motora, i najmanje jedan pomoćni sklop (120) škotskog jarma koji ima par pomoćnih klipova (8) smeštenih unutar para pomoćnih cilindara (V, VII; VI, VIII) sa svake strane (D; L) motora, pri čemu su glavni sklopovi (110) škotskog jarma raspoređeni sinhronizovano na radilici (1), a pomoćni sklop (120) škotskog jarma je postavljen sa pomakom od 180° na radilici (1),

svaki pomoćni klip (7) koji definiše spoljnji i unutrašnji prostor unutar svakog pomoćnog cilindra (V, VII; VI, VIII), pri čemu je unutrašnji prostor okrenut prema suprotnoj strani (D; L) motora, pri čemu,

pomenuti unutrašnji prostori svakog para pomoćnih cilindara (V, VII; VI, VIII) su u fluidnoj komunikaciji i čine kompresionu komoru, navedena kompresiona komora sadrži prvi i drugi nepovratni ventil (69, 70), pri čemu je par pomoćnih cilindara (V, VII ; VI, VIII) prilagođen za usisavanje vazduha iz okoline kroz prvi nepovratni ventil (69) i kompresiju i pumpanje navedenog vazduha izvan kroz drugi nepovratni ventil (70) u glavni cilindar (I, III; II, IV) suprotne strane (D; L) motora, i

navedeni spoljni prostori svakog para pomoćnih cilindara (V, VII; VI, VIII) su u fluidnoj komunikaciji i primaju izduvni gas pod pritiskom iz glavnog cilindra (I, III; II, IV) iste strane (D, L) motora.

2. Bokser motor prema patentnom zahtevu 1, gde pomoćni klipovi (8) sadrže obodno raspoređene žlebove (72) za hvatanje pritiska.

3. Bokser motor prema bilo kom prethodnom patentnom zahtevu, gde svaki glavni sklop (110) škotskog jarma sadrži glavnu klipnjaču (5) sa poligonalnim poprečnim presekom, pri čemu svaka glavna klipnjača (5):

na prvom kraju ima obrtnu vezu sa odgovarajućim glavnim klipom (7);

na drugom kraju ima navojnu vezu sa klinom (25) koji izlazi iz odgovarajućeg glavnog jarma (2); i

obuhvaćena je uzdužno kliznim pužnim zupčanikom (13; 14).

4. Bokser motor prema patentnom zahtevu 3, koji dalje sadrži pužno upravljačka vratila (11; 12) koja angažuju pužne zupčanike (13; 14), pri čemu su pomenuta pužno upravljačka vratila (11; 12) podešena pomoću hidrauličnih ili električnih pokretača.

5. Bokser motor prema bilo kom prethodnom patentnom zahtevu, koji sadrži dva spojna vratila (44; 45) koja povezuju radilicu (1) i bregasta vratila (30) koja upravljaju usisnim ventilima (31) i ispusnim ventilima (32) glavnih cilindara (I , III; II, IV) i izduvnim ventilima (33) pomoćnih cilindara (V, VII; VI, VIII), pri čemu svako spojno vratilo (44; 45):

na prvom krajnjem delu sadrži prve unutrašnje spiralne zavojnice (22a) angažovane sa prvim spoljnim spiralnim zavojnicama (20a) prvog izbočenog vretena (42a) prvog konusnog zupčanika (17a) spojnog vratila, pri čemu je pomenuti prvi konusni zupčanik (17a) spojnog vratila angažovan sa konusnim zupčanikom (41) bregastog vratila povezanim sa bregastim vratilom (30);

na drugom krajnjem delu sadrži druge unutrašnje spiralne zavojnice (22b) angažovane sa drugim spoljnim spiralnim zavojnicama (20b) drugog izbočenog vretena (42b) drugog konusnog zupčanika (17b) spojnog vratila, pri čemu je pomenuti drugi konusni zupčanik (17b) spojnog vratila angažovan sa zupčanikom (16) radilice povezanim sa radilicom (1); i

ima dužinu koja omogućava neko uzdužno kretanje spojnog vratila (44; 45) duž prvog i drugog izbočenog vretena (42a, 42b),

pri čemu su prve spoljne spiralne zavojnice (20a) i druge spoljne spiralne zavojnice (20b) suprotnog navoja, a prve unutrašnje spiralne zavojnice (22a) i druge unutrašnje spiralne zavojnice (22b) su suprotnog navoja.

6. Bokser motor prema patentnom zahtevu 5, gde su spojna vratila (44; 45) uzdužno podešena istovremeno pomoću hidrauličnih ili električnih pokretača.

7. Bokser motor prema bilo kom prethodnom patentnom zahtevu, koji sadrži bregasto vratilo (30) sa dva grebena za svaki glavni cilindar (I, III; II, IV) i dvostrukim grebenom (74) za svaki pomoćni cilindar (V, VII; VI, VIII).

8. Bokser motor prema bilo kom prethodnom patentnom zahtevu, naznačen time da ploča (54) sedišta ventila, postavljena između gornjeg bloka (56) ventila i bloka (81) cilindra na svakoj strani (D; L) motora, sadrži:

dva sedišta (101) usisnih ventila glavnog cilindra;

dva sedišta (102) ispusnih ventila glavnog cilindra;

dva ulaza (100b) za prenos pomoćnog cilindra;

dva sedišta (103) izduvnih ventila pomoćnog cilindra; i

kanal (100a) za prenos tečnosti, u fluidnoj komunikaciji sa oba sedišta (102) ispusnih ventila glavnog cilindra i oba ulaza (100b) za prenos pomoćnog cilindra.

9. Bokser motor prema bilo kom prethodnom patentnom zahtevu, gde su kompresione komore i glavni cilindri (I, III; II, IV) povezani najmanje jednim spojnim kanalom (62).

10. Bokser motor prema bilo kom prethodnom patentnom zahtevu, gde je najmanje jedan spojni kanal (62) vazduhom hlađen.

11. Bokser motor prema bilo kom prethodnom patentnom zahtevu, gde je težina najmanje jednog pomoćnog sklopa (120) jarma uravnotežena sa težinom najmanje dva glavna sklopa (110) jarma.

12. Bokser motor prema bilo kom prethodnom patentnom zahtevu, gde donja ploča (52) cilindra zaptiva oko recipročne pomoćne klipnjače (4).