RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ OPIS PATENTOWY

Transkrypt

1 ,v Warszawa, 3 listopada 1938 r. J> PATfr*^F 1(1^241^ fc. >- TEK Al RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ OPIS PATENTOWY Nr Emile Racine (Clamart, Francja). KI. 40 c1, 127, Przekładnia korbowa do niskoprężnego silnika spalinowego z samozapłonem mieszanki paliwowej podczas suwu sprężania. Zgłoszono 12 lutego 1937 r* Udzielono 13 września 1938 r. Pierwszeństwo: 22 lutego 1936 r. (Francja). Wynalazek niniejszy dotyczy przekład ni korbowej do niskoprężnego silnika spa linowego z samozapłonem mieszanki pali wowej podczas suwu sprężania. W silniku spalinowym tego rodzaju stosowany jest wyższy stopień sprężania niż w znanych niskoprężnych silnikach spalinowych, w których zapalanie mieszanki paliwowej u- skuteczniane jest za pomocą świecy zapło nowej. Stopień sprężania w tych ostatnich silnikach jest na ogół ograniczony do war tości stosunku 5,5 : 1, przy wyższym zaś stopniu sprężania, osiągającym wartość sto sunku ciśnień 6:1, muszą być stosowane dodatkowe czynniki utrudniające przed wczesny wzbuch mieszanki paliwowej. Przy wyższych zaś stopniach sprężania następu je już przedwczesny wzbuch w cylindrze silnika. W silniku spalinowym z przekładnią korbową według wynalazku umożliwione jest stosowanie znacznie wyższych stopni sprężania, przy czym silnik pracuje z sa* mozapłonem mieszanki paliwowej, odmień* nie niż w zwykłych niskoprężnych silni kach spalinowych. Dzięki zastosowaniu stosunkowo wyso kiego stopnia sprężania współczynnik spra wności cieplnej silnika znacznie wzrasta. Ponadto niestosowanie rozrządzanego za płonu znacznie upraszcza budowę nisko prężnych silników spalinowych i zapewnia większą niezawodność pracy tych silników. W silniku z przekładnią korbową we-

2 dług wynalazku umożliwiona jest zmiana zależności między suwem tłoka a kątem obrotu korbowego wału silnika, zwłaszcza przy położeniu tłoka w pobliżu górnego odkorbowego martwego położenia, Zmianę tej zależności osiąga się za pomocą jednej lub kilku krzywiznowych tarcz rozrządczych, współpracujących z jednej strony z czopem korbowym, a z drugiej strony z korbo - wodem lub też z narządami połączonymi z tymi częściami przekładni korbowej. Według jednej postaci wykonania wy nalazku przekładnia korbowa posiada przy najmniej dwa zespoły krążków, współpra cujących z umieszczonym między nimi jarz mem korbowodu. Każda z krzywiznowych tarcz rozrządczych, przymocowanych do dowolnego punktu czopa korbowego, styka się z jednym.z krążków każdego zespołu, W jarzmie może się przesuwać kamień, wa hający się wokoło osi, stanowiącej przedłu żenie osi obu tarcz krzywiznowych. Każdy z krążków drugiego zespołu styka się z po wrotną tarczą krzywiznową, a części przekładni są zmontowane w jedną całość tak, że korbowód uruchomia za pośrednictwem jarzma zespół tarcz krzywiznowych wraz z czopem korbowym. Profil czynnej powierzchni tarczy krzy wiznowej należy tak dobrać, by bezpośred nio po minięciu przez tłok górnego odkorbowego martwego położenia tenże osiągnął szybkość większą od szybkości, jaką osią gnąłby w przypadku stosowania normalne go korbowodu i tej samej szybkości obroto wej wału silnika. Na rysunku przedstawiono przykład wykonania wynalazku. Fig. 1 przedstawia widok z przodu wraz z częściowym prze krojem układu korbowego według wynanalazku z tłokiem w położeniu, odpowiada jącym położeniu czopa korby pod kątem 10 przed osiągnięciem przez ten czop gór nego martwego położenia, fig. 2 - taki sam widok z przodu z częściowym przekrojem układu korbowego w położeniu, symetrycz nym do położenia według fig. 1, po prze kroczeniu przez tłok górnego martwego po łożenia, fig. 3 widok z boku układu kor bowego w mniejsząj podziałce, fig. 4 wi dok z przodu szczegółu układu korbowego, wreszcie fig. 5 przedstawia wykres zespołu krzywych zależności suwu tłoka od kąta obrotu czopa korbowego. Zwykły korbowód 23 silnika według wynalazku dźwiga po bokach po dwa krąż ki 15 i 19, których osie obrotu są nierucho me względem korbowodu, a odległość tych osi jest stała dla danej grupy dwóch tarcz krzywiznowych 16 i zależy od kształtu po wierzchni tych tarcz krzywiznowych. Kor bowód zawiera jarzmo w postaci prowad nicy 20, której oś przechodzi przez środki obu krążków i jest prostopadła do równo ległych osi tych krążków, przy czym pro wadnica ta jest umieszczona między obu krążkami. Oś każdej krzywiznowej tarczy rozrządczej 16 jest prostopadła do ramion 18 korby, przy czym obie tarcze krzywiz nowe są przymocowane w dowolnym miej scu czopa korbowego. We wnętrzu prowad nicy 20 przesuwa się kamień 22, przy czym oś tego kamienia leży w osi tarcz krzywiz nowych 16, czyli że kamień może się obra cać wokoło osi, stanowiącej przedłużenie osi tarcz krzywiznowych. Każda tarcza krzywiznowa 16 styka się z jednym z krąż ków 15 korbowodu. Dla zapewnienia stałego styku łba kor bowodu z czopem jest zastosowana druga grupa dwóch tarcz krzywiznowych 17, 17 w celu zapewnienia przymusowego powrot nego ruchu korbowodu, a drugie dwa krąż ki 19,19 opierają się o te tarcze krzywizno we 17, 17, których środki pokrywają się ze środkami tarcz krzywiznowych 16, 16. Krążki te opierają się stale o przyległe tar cze krzywiznowe, a środki tych dwóch ze społów krążków i tarcz krzywiznowych le żą w osi korbowodu, Urządzenie jest syme tryczne względem środkowej płaszczyzny X, X korbowodu, a więc cała przekładnia 2

3 korbowa zawiera cztery tarcze krzywizno we 16, 16, 17, 17 i cztery krążki 15, 15, 19, 19. Jak wynika z powyższego opisu, korbowód uruchomia za pośrednictwem krążków i kamienia zespół czopa korbowego z tar czami krzywiznowymi, połączonego z wa łem korbowym. Środki tarcz krzywiznowych 16, 16 opi sują koło z wyjątkiem tego przypadku, gdy środki te znajdują się w osi obrotu wału korbowego. Odpowiednio do kształtu czyn nej powierzchni zespołu tarcz krzywizno wych otrzymuje się różne przebiegi przesu wów tłoka w zależności od kąta obrotu wa łu korbowego czyli w zależności od czasu. Na podstawie kinematycznych zależności całego układu umożliwione jest wyznacze nie niezbędnego kształtu czynnej po wierzchni tarczy krzywiznowej do otrzy mania danego przebiegu przesuwów tłoka w zależności od czasu. Dla danej dowolnej krzywej przedsta wiającej zależności suwów tłoka od czasu, zbliżonej lub różniącej się w żądanych punktach od normalnej tego rodzaju krzy wej w odniesieniu do silnika o zwykłej przekładni korbowej, można wykreślnie lub rachunkowo wyznaczyć odpowiedni zarys czynnej powierzchni tarczy krzywiznowej, zapewniającej pożądane przesunięcia krzy wych. I tak np. na wykresie według fig. 5 krzywa a przedstawia zmiany objętości cy lindra w zależności od kątów obrotu korby w silniku o zwykłej przekładni korbowej, a krzywa 6 przedstawia zmiany objętości cy lindra w zależności od kątów obrotu korby w silniku z przekładnią korbową według wynalazku. Należy zauważyć, że taki układ korbowy umożliwia otrzymywanie czasu trwania suwu sprężania, różniącego się od czasu trwania suwu rozprężania, a więc można np. przedłużyć suw sprężania aż do okresu, odpowiadającego obrotowi korby o kąt 200, przy czym suw rozprężania jest ograniczony do okresu, odpowiadającego obrotowi korby o kąt 160. Zatem zastoso wanie tego układu korbowego umożliwia o- siągnięcie dowolnego przebiegu zmiany..-ob jętości cylindra w zależności od kąta obro tu korby, np. przebiegu według krzywej c. Przy ustalaniu przebiegu tej krzywej kie rowano się rozważaniami technicznymi, u- możliwiającymi polepszenie sprawności sil nika. I tak np. jeśli pożądane jest, by część krzywej między dwoma danymi punktami, zwłaszcza odpowiadającej poło żeniu tłoka w pobliżu górnego martwego położenia i po uskutecznionym zapłonie w cylindrze, odpowiadała stałemu przyśpie szeniu tłoka, to wystarczy, gdy krzywa na wykresie między tymi punktami odpowiada łukowi paraboli. Jeśli zaś ma być otrzyma na stała szybkość tłoka, to należy połączyć te punkty krzywej odcinkiem linii prostej. Wskazane jest, by krzywiznowe tarcze rozrządcze posiadały taki zarys czynnej powierzchni, aby przed górnym martwym położeniem tłok przesuwał się szybciej, niż w przypadku zwykłej przekładni korbowej podczas jednej lub kilku części swego su wu. Bezpośrednio po minięciu górnego odkorbowego martwego położenia przesuw tłoka powinien odbywać się z taką szybko ścią, by przy normalnej roboczej szybkości obrotowej silnika ciśnienie w cylindrze by ło stałe podczas całego lub części przebiegu spalania, a to w celu zmniejszenia najwięk szych występujących w cylindrze ciśnień. Odpowiedni dobór zarysu czynnej po wierzchni krzywiznowych tarcz rozrządczych umożliwia dowolne przesunięcie w czasie chwili osiągnięcia przez tłok położe nia martwego w obiegu roboczym, jak rów nież ustalenie tego położenia, aby było ono osiągane przy kącie obrotu wału silnika, różniącym się od kąta 180. Przy wyznaczaniu przebiegu najko rzystniejszej krzywej należy także u- względniać takie czynniki, jak temperatura zapłonu, opóźnienie zapłonu i przebieg spa lania w cylindrze silnika. Odcinek krzywej zależności ciśnienia 3

4 od czasu, odpowiadający przebiegowi spa lania w cylindrze, powinien posiadać taki kształt, by zapewnione było w cylindrze spalanie przy stałym ciśnieniu podczas ca łego lub części przebiegu spalania. Dla o- trzymania takiego przebiegu spalania tłok musi otrzymywać przyśpieszenia, dosta teczne do przezwyciężenia wzrostów ci śnienia w cylindrze, powstałe wskutek spa lania. W celu zmiany stopnia sprężania w sil niku należy zmieniać odpowiednio czas trwania otwarcia zaworu wlotowego za po średnictwem tarczy krzywiznowej o zmien nym zarysie czynnej powierzchni. Oczywiście, wykonanie przekładni kor bowej może ulegać zmianom stosownie do potrzeby. I tak np. zamiast zamocowania tarcz krzywiznowych na czopie korbowym za pomocą klina 24 (fig. 1, 2 i 4), co umoż liwia regulację i następne ustalenie położe nia tarcz krzywiznowych na tym czopie, można przestawić części przekładni tak, by tarcze krzywiznowe były połączone z korbowodem, a kamień przesuwał się w jarz mie czopa korbowego. Aczkolwiek przekładnia korbowa we dług wynalazku nadaje się szczególnie do niskoprężnych silników spalinowych, to je dnak może być także zastosowana do śred nio i wysokoprężnych silników spalino wych, jak np. do silników Diesel'a. Zastrzeżenia patentowe. 1. Przekładnia korbowa do niskoprężnego silnika spalinowego z samozapłonem mieszanki paliwowej podczas suwu spręża nia, znamienna tym, że posiada jedną lub kilka krzywiznowych tarcz rozrządczych (16, 16, 17, 17), osadzonych na czopie wa łu i współpracujących z krążkami (15, 15, 19, 19), zamocowanymi na korbowodzie (23), w którego prowadnicy jarzmowej (20) Umieszczony jest przesuwnie czop kor bowy (21) wału za pomocą kamienia (22), dzięki czemu umożliwiona jest zmiana po łożenia tłoka silnika, zwłaszcza w pobliżu jego górnego odkorbowego martwego poło żenia w odniesieniu do kąta obrotu wału korbowego, czyli zmiana przebiegu kształtu krzywej, przedstawiającej przesuwy tłoka w zależności od kąta obrotu wału silnika, a tym samym umożliwione jest stosowanie wyższego stopnia sprężania i samozapłonu mieszanki paliwowej, niż to ma miejsce w znanych niskoprężnych silnikach tego ro dzaju. 2. Przekładnia korbowa do niskoprężnego silnika spalinowego według zastrz. 1, znamienna tym, że posiada co najmniej dwa zespoły krążków (15, 15, 19, 19), za mocowanych na korbowodzie, między któ rymi umieszczone jest jarzmo korbowodu, tak iż każda krzywiznowa tarcza rozrządcza {16, 16), umieszczona w dowolnym miejscu czopa korbowego, styka się z jed nym z krążków (15, 15) jednego z tych ze społów, każdy zaś z krążków (19, 19) dru giego zespołu styka się z powrotną tarczą krzywiznową (17, 17), tak iż korbowód u- ruchomia za pośrednictwem kamienia (22) zespół tarcz krzywiznowych (16, 16, 17, 17), a wraz z nimi i czop (21) korby. Em ile Racine. Zastępca: Inż. M. Brokman, rzecznik patentowy

5 &&-* Do opisu patentowego Nr Ark. 1.

6 Do opisu patentowego Nr Ark. 2. Fłrg. J. Fig. 4. y Fi&.S X Druk L. Bogusławskiego i Ski, Warszawa.