HU226628B1 - Unitary engine generator - Google Patents

Description

A leírás terjedelme 24 oldal (ezen belül 15 lap ábra)

HU 226 628 Β1

Jelen találmány a mechanikus/elektromos generátorok családjába tartozik, azon belül is azokhoz a továbbfejlesztésekhez, amelyekben az elektromos energia előállításához mechanikus belső égésű motor és elektromos generátor kombinációját használják.

Már az idők kezdetétől fogva az ember arra vágyott, hogy mindennapi teendőit jobban és könnyebben elvégezhesse, ehhez azonban energiára volt szüksége. A legrégebbi időkben az ember ezen feladatok elvégzésénél csak a saját energiájára számíthatott. Aztán szerzett tüzet, szelídített állatokat, rájött, hogy hogyan hozza létre és használja a gőzt, majd jött a belső égésű motor. Röviddel ezután jött az elektromosság. Az elektromos kor elejétől fogva az ember felismerte az elektromosság erejét, habár nem tudta, hogy mire használja azt. Továbbra is a saját kezét, a barátai kezét, a lábasjószágait, a gőzgépeket és a belső égésű motorokat használta, amelynek népszerűsége napról napra tovább nőtt. Amint az kiderült, az elektromosság majdnem mindent megad nekünk, amire az életünk során - születésünktől a halálunkig - szükségünk van. Elektromosság nélkül nem lennének hűtőszekrények, mikrohullámú sütők, televíziók, rádiók, számítógépek és számos más, az ember számára hasznos elektromos eszköz. Elég egy áramszünet, és azonnal megérezzük, mennyi mindenre használjuk az elektromosságot. Az igazság az, hogy mára az ember az élet minden területén - mind a munkahelyén, mind otthon gyakorlatilag függ az elektromosságtól. Elektromosság nélkül sötétben van, mint barlanglakó ősatyái, pedig manapság az áramkimaradások gyakoribbak és hosszabbak, mint valaha. Néhány áramszolgáltató vállalat nyáridőben, a működő légkondicionálók nagy energiaigénye miatt áramkimaradásokat volt kénytelen okozni. Az áramhiány problémájára egy megoldás az, hogy a szomszédos elektromos energia szolgáltatóktól veszünk még áramot, ugyanakkor ez a megoldás nem tekinthető hosszú távúnak.

Jelenleg egyre nagyobb az elektromosság iránti igény. Minden nap új felhasználók bukkannak fel. Ahogy nő a népesség, mindenhol új otthonok épülnek, új gyárakat építünk hogy több terméket készítsünk és munkát adjunk az új munkaerőnek és mindehhez még több elektromosságra van szükségünk. Mivel eléggé ritkán épül új erőmű, egyre nagyobb igény van tartalék áramgenerátorokra. Habár a gazdaságosan használható, független és megfizethető tartalék áramgenerátorok iránti igény soha nem volt nagyobb mint ma, ez az igény a jövőben csak nőni fog.

Jelen találmány célja, hogy kielégítse a szükségleteket és igényeket egy olyan hordozható, viszonylag könnyű, nagyon hatékony, gazdaságos generátor iránt, amely belső égésű motort használ ahhoz, hogy egy elektromágneses tekercs meghajtásával elektromos energiát hozzon létre.

Jelen találmány egy javított, helyhez kötött vagy hordozható elektromos energiaforrás, amelyben egy belső égésű motor és egy generátor kombinációja található, pontosabban egy újszerű, forgó, belső égésű motor amely egyesít egy elektromos generátort és egy motor rotort. A motor égési hengerei és dugattyúi egy végtelen, kettős horonypálya mentén mozognak, viszonylag állandó sebesség mellett egy kétütemű motorhoz hasonlóan működnek, ezáltal egy nagyon hatékony és nagy teljesítményű, kicsi, könnyű súlyú, rugalmas szerkezetű belső égésű motort kapunk, amelynél a sokfajta szénhidrogén-üzemanyag használata melletti hatékony működéssel egy időben a gyártási költségek alacsonyak maradnak.

Jelen találmány célja, hogy olyan belső égésű motort hozzon létre, amelynek rendkívül rugalmas szerkezete megfelelő a végtelenül sokféle égés és az azt követő energiaátalakítás minden előfordulása esetén.

Jelen találmány egy további célja, hogy olyan belső égésű motort hozzon létre, amelynek a nyitási ideje a dugattyúütem tetején hosszabb, és így a hengerben levő begyújtott levegő/üzemanyag keverék sokkal jobban elég, míg a dugattyú gyakorlatilag áll a hengerbeli helyzetéhez képest.

Jelen találmány egy újabb célja, hogy olyan belső égésű motort hozzon létre, amelynek a nyitási ideje a dugattyúütem tetején hosszabb, és így a hengerben levő begyújtott levegő/üzemanyag nedvesség sokkal jobban kitágul és ezáltal sokkal nagyobb belső hengernyomás alakul ki, míg a dugattyú gyakorlatilag áll a hengerbeli helyzetéhez képest.

Jelen találmány egy újabb célja, hogy olyan belső égésű motort hozzon létre, amelyben nincs szükség hengerfejtömítésre, amely korlátozná a motort a rendkívül magas hengernyomás elviselésében.

Jelen találmány egy további célja, hogy olyan belső égésű motort hozzon létre, amelyben a horonypálya elrendezése tetszőlegesen beállítható úgy, hogy a dugattyú lineáris mozgását a lehető leghatékonyabban alakítsuk át a motor/generátor rotor forgómozgásává.

Jelen találmány egy másik célja, hogy olyan belső égésű motort hozzon létre, amelynek a nyitási ideje a dugattyúütem alján hosszabb, és így az elhasznált gázok kipufogása végrehajtható, míg a dugattyú gyakorlatilag áll a hengerbeli helyzetéhez képest.

Jelen találmány egy további célja, hogy olyan belső égésű motort hozzon létre, amelynek a nyitási ideje a dugattyúütem alján hosszabb, és így minden, dugattyúval ellátott hengerből kitisztítjuk vagy kiszívjuk az elhasznált gázokat, míg a dugattyú gyakorlatilag áll a hengerbeli helyzetéhez képest.

Jelen találmány egy újabb célja, hogy egy olyan többhengeres belső égésű motort hozzon létre, amelynek a nyitási Ideje a dugattyúütem alján hosszabb, és így minden hengert belül tisztítunk, szívunk és hűtünk, míg a kipufogószelepeket hosszabb ideig, gyakorlatilag álló helyzetben nyitva tartjuk.

Jelen találmány egy további célja, hogy egy olyan kétütemű, többhengeres és dugattyús belső égésű motort hozzon létre, amelyben mindegyik dugattyú nyitási ideje hosszabb, és így a megfelelő henger kipufogószelepe a teljes lezárás állapotába kerül mielőtt az üzemanyagot a hengerbe fecskendeznénk.

Jelen találmány további célja, hogy egy olyan belső égésű, kétütemű motorszerű eszközt hozzon létre,

HU 226 628 Β1 amely képes a dugattyú ütemek alján meghosszabbítani a nyitási időt, és így a következő égéshez akkor töltjük fel a hengert üzemanyaggal, amíg a dugattyú gyakorlatilag áll a hengeréhez képest.

Jelen találmány célja, hogy egy olyan belső égésű motort hozzon létre, amelyben a dugattyúk mozgását egy végtelenített kettős horonypálya szabályozza, és így kettős horonypálya minden dugattyúnál végtelenül sokféle sűrítési ütem beállítását teszi lehetővé, ezzel optimalizálva a kiválasztott megfelelő üzemanyag égését.

Jelen találmány egy újabb célja, hogy egy olyan kétütemű, forgó motort hozzon létre, amelyben a horonyeszközök a motor rotorjának minden teljes fordulatánál képesek az összes hengerben többszörös égést kiváltani.

Jelen találmány további célja, hogy egy olyan belső égésű motort hozzon létre, amelyet egy, a korábban ismertetett célokat megvalósító egységes motorban/generátorban használunk.

Jelen találmány célja, hogy olyan mechanikus/elektromos eszközöket hozzon létre, amelyek egy belső égési motort használva elektromos energiát termelnek úgy, hogy a motor rotorszerelvény forgótömege a generátoregység forgórésze.

Jelen találmány általános célja, hogy olyan kompakt és kis súlyú eszközt hozzon létre, amely kimagaslóan hatékony, hordozható vagy helyhez kötött elektromos energiaforrás, amely függetlenül felhasználható, előállítása gazdaságos és környezetbarát.

A szakember számára a fent említett és további célok, jellemzők és előnyös tulajdonságok válnak nyilvánvalóvá a találmány kiviteli példáinak leírásából, amelyhez az alábbi ábrák tartoznak.

1. ábra a motor/generátor robbantott ábrája, amelyen a motor/generátor főbb részei láthatók, amelyekre a jelen találmányhoz tartozó kiviteli példák ismertetésében hivatkozunk;

A. ábra az 1. ábrán látható, N szelep szerelvények nagyított, keresztmetszeti rajza;

2. ábra Az 1. ábrán látható részek összeszerelése után készített oldalnézet! rajz, amelyen nem szerepel az előlap, továbbá néhány henger és dugattyú oldalnézetben, míg a többi keresztmetszetben látszik;

2A. ábra a 2. ábrán látható 2A vonal mentén készített teljes keresztmetszeti rajz, amelyen a belső elrendezés jobb szemléltetése végett a 2. ábráról hiányzó előlap is szerepel;

3. ábra a 2. ábrához hasonló oldalnézeti rajz, amelyen nem szerepel az előlap, azonban láthatók a 2. ábrán nem szereplő követőgörgők és gyújtógyertyák;

3A. ábra a 2A. ábrához hasonló, a 3. ábrán látható 3A. vonal mentén készített teljes keresztmetszeti rajz, amely a 3A vonalon levő nyilak irányába néz;

4. ábra egy további, a 2. és 3. ábrához hasonló oldalnézeti rajz, amelyen nem szerepel az előlap, azonban látható a kettős horonypálya fele és az, ahogyan a követőgörgők a kettős horonypályához kapcsolódnak;

4A. ábra a 2A. és 3A. ábrához hasonló, a 4. ábrán látható 4A vonal mentén készített teljes keresztmetszeti rajz, amely a 4A vonalon levő nyilak irányába néz és amelyen az alkatrészek között megtalálható az előlap is;

5. ábra egy további, a 2., 3. és 4. ábrához hasonló oldalnézeti rajz, amelyen látható az ábrán nem szereplő előlapra felszerelt szigetelt elektródák elrendezése;

5A. ábra a 2A., 3A. és 4A. ábrához hasonló, az 5. ábrán látható 5A vonal mentén készített teljes keresztmetszeti rajz, amelyen szerepel a hiányzó előlap és amely az 5A vonalon levő nyilak irányába néz;

6. ábra a dugattyú mozgását és funkcióit szemléltető diagram, amelyen a motorrotor 360°-os fordulata során bekövetkező két égési ciklus látható;

7. ábra a horonypálya elrendezés rajza, amelyen külön jelöljük a 6. ábrán látható, a horonypályákkal kapcsolatos funkciókat;

8. ábra a 2-5. ábrákhoz hasonló oldalnézeti rajz, amelyen nem szerepel az előlap, azonban látható a kettős henger gyújtási részeinek kapcsolata, és amelyen a könnyebb megértés végett a normális esetben rögzített részeket forgásban, a forgórészeket rögzített helyzetben mutatjuk;

8A. ábra a 8. ábrán látható 8A vonal mentén készített keresztmetszeti rajz, amely a 8A vonalon levő nyilak irányába néz és amelyen a 8. ábrán szereplő motor/generátor elő- és hátlapja felszerelt helyzetben látható;

9. ábra a 8. ábrához hasonló oldalnézeti rajz, amelyen nem szerepel a motor/generátor előlapja és amelyen az alkatrészek az égési nyitási idő végén felvett helyzetben láthatók;

9A. ábra a 9. ábrán látható 9A vonal mentén készített keresztmetszeti rajz, amelyen a 9. ábrán szereplő motor/generátor előés hátlapja felszerelt helyzetben látható;

10. ábra a 9. ábrához hasonló oldalnézet! rajz, amelyen nem szerepel az előlap és amelyen a dugattyúk közül kettőnél vége van az égési ütemnek;

IOA. ábra a 10. ábrán látható 10A vonal mentén készített keresztmetszeti rajz, amely a 10A vonalon levő nyilak irányába néz;

IOB. ábra a 10A. ábra központi részének nagyított rajza, amelyen szerepelnek a hűtőnyílások, kipufogónyílások és a kipufogógázáramlások;

HU 226 628 Β1

11. ábra egy további, a 9. ábrához hasonló oldalnézeti rajz, amelyen nem szerepel az előlap és amelyen a motorrotor 90°-kal van elfordulva;

IIA. ábra a 11. ábrán látható 11A vonal mentén készített keresztmetszeti rajz, amelyen a

11. ábrán látható motor/generátor látható felszerelt előlappal;

IIB. ábra a 11 A. ábra központi részének nagyított, keresztmetszeti rajza, amely szemlélteti a belső henger szívás és hűtés műveletet;

12. ábra egy további, a 11. ábrához hasonló oldalnézeti rajz, amelyen nem szerepel az előlap és amelyen a motor/generátor üzemanyag-felvétel közben látható;

12A. ábra A 11A. ábrához hasonló, a 12. ábrán látható 12A vonal mentén készített keresztmetszeti rajz, amely a 12A vonalon levő nyilak irányába néz és amelyen az előlap felszerelt helyzetben látható;

13. ábra még egy, a 11. és 12. ábrához hasonló oldalnézeti rajz a motor/generátorról, amelyen nem szerepel az előlap és amely a sűrítési ciklus elejét szemlélteti;

13A. ábra a 13. ábrán látható 13A vonal mentén készített teljes keresztmetszeti rajz, amelyen az előlap felszerelt helyzetben látható.

Az alábbiakban olvasható leírás ismerteti jelen találmány egy lehetséges kiviteli példáját, pontosabban, egy olyan mechanikus motor/generátor tulajdonságait ismerteti, amely egy viszonylag állandó percenkénti fordulatszámon vagy sebességgel működő kétütemű, hathengeres, kettős horonypályás, forgódugattyús motorral 220 volt feszültségű, háromfázisú váltóáramot állít elő. Jelen találmánynak nem ez az egyetlen lehetséges felépítése és nemcsak ilyen paraméterekkel rendelkező elektromos energiát képes létrehozni. Azonban jelen találmány alább ismertetett és bemutatott felépítése a legalkalmasabb arra, hogy a szakemberek számára lehetővé tegye a találmány megértését.

Ahogyan azt korábban megjegyeztük, az 1. ábra a jelen találmány tárgyát képező motor/generátor robbantott ábrája, amelyen azok a főbb részek szerepelnek, amelyekre a találmány következő leírásában ismételten hivatkozni fogunk.

Megjegyzendő, hogy az 1. ábrán látható motor/generátor legfontosabb részeit a többi rajzon való könnyebb nyomonkövethetőség végett az ábécé betűivel jelöltük.

A 2. ábrán észrevehető, hogy a könnyebb érthetőség kedvéért a motor borításának B előlapját nem ábrázoltuk sem itt, sem az ezt követő 3-5. ábrákon. Azonban az U hátlap, a tizenkét összeszerelési 20 csavarlyuk és a hat kiegyenlítő- 21 pecek szerepel a rajzon. Az ábrával kapcsolatban továbbá érdemes megjegyezni, hogy a hat hengert három különböző módon ábrázoljuk: folytonos vonalakkal, folytonos és rejtett vonalakkal, valamint teljes keresztmetszeti rajzzal, amelyet a két, egymással szemben levő 11 és I4 henger összeállítás középvonalán készült. Az 11 és I4 henger összeállítások mindegyikéhez tartozik egy K dugattyú, egy J hengerhüvely, egy L dugattyúcsap és egy égési kamra (lásd a 2A. ábrát).

A 2A. ábrán a 2. ábrán szereplő alkatrészek továbbá a motor burkolat B előlapja és az U hátlapja összeszerelve láthatók. Megjegyezzük, hogy a 2. ábrán látható H rotor peremén, az egymás mellett levő hengerés dugattyúszerelvények között hat darab, ív alakú permanens 24 mágnes található.

A motor/generátor összeszerelt részeit bemutató 2A teljes keresztmetszeti rajzzal kapcsolatban meg kell jegyeznünk, hogy az itt bemutatott motor sok tekintetben hasonlít egy korábbi, US 4,653,438 számú, „Forgó motor” címet viselő szabadalmi leírásunkban ismertetett négyütemű motorhoz. Lényeges különbség az ott ismertetett forgómotor és a jelen találmánybeli között, hogy utóbbinál füzérszerűen oldható I hengereket, J hengerhüvelyeket, K dugattyúkat, L dugattyúcsapokat és M követőgörgőket használunk, amelyekről részletesen írunk egy korábbi, US 5,636,599 számú, „Javított hengerszerelvény címet viselő szabadalmi leírásunkban.

Hasonlóan, az 1. ábrán látható N moduláris áteresztő szelepről - amelynek V, W, X, Y és Z részei az 1A. ábrán láthatóak - részletesen írunk az US 5,701,930 számú, „Moduláris szelep szerelvény címet viselő szabadalmunkban. A jelen találmányban szereplő motor szerkezet részleteit - amelyeket a fent említett számos szabadalmi leírásban tárgyalunk - a továbbiakban nem ismertetjük, kivéve a motor és a generátor összerakását és annak funkcionális eredményeit, amelyekről most részletesen írunk.

Lényegében arról van szó, hogy a motor/generátor motor részének van egy H rotor része (lásd 1. ábra), amely a központi Q főtengelyen levő P főcsapággyal (lásd 1. ábra) együtt forog, ahol a Q főtengelyen számos belépőnyílás és belső vágat van, amelyeken a levegő és az üzemanyag eljut az egyes hengerekhez és dugattyú szerelvényekhez - amelyekből jelen kiviteli példában hat darab található -, míg az elhasznált üzemanyag és gázok a Q főtengely egyik végéből, azzal koaxiális kiterjedésű R kipufogócsövön keresztül távoznak. Az I dugattyúhenger-szerelvények működéséről és a hozzájuk kapcsolódó, sugárirányban szétválasztott, egymással szemben álló 30 és 31 kettős horonypálya felületekről a következőkben részletesen írunk.

Az egyes hengerek sugárirányban belül levő végén, a 22 égési kamrában (lásd 2. és 2A. ábrákat) a kiválasztott üzemanyag gyújtásának és robbanásának hatására a megfelelő K dugattyú a henger belsejében, sugárirányban kifelé mozdul el. Az egyes I hengerek falán levő, megnyújtott 25 réseken keresztül kifelé mutató L dugattyúcsapok összekapcsolják a K dugattyút a hozzá tartozó J hengerhüvellyel; a hengerhüvelyek a henger külsején helyezkednek el. A borítás két felében - a B előlapban és az U hátlapban - kialakított, egymással szemben levő horonypályákba beakasztható M

HU 226 628 Β1 követőgörgők (lásd 4. ábra) szabályozzák a dugattyúk hengeren belüli és a Q főtengelyhez viszonyított sugárirányú mozgását, hogy a rotor még hatékonyabban forogjon a Q főtengely körül. Ez a kapcsolat nagyjából megfelel a korábban említett, US 4,653,438 számú szabadalmi leírásunkban olvasható kialakításnak és működésnek, azzal a különbséggel, hogy ott egy négyütemű motorról van szó, amely nagymértékben eltér a jelen találmányban szereplő motortól, különösen a jelen találmányban szereplő kettős horonypályák által meghatározott dugattyú mozgás tekintetében.

Mivel jelen találmány szerint a motornak hat hengere van, a 2. ábrával kapcsolatban meg kell jegyeznünk azt, hogy az egymással szemben levő henger- és dugattyúszerelvények egy időben tüzelnek, így azokban a hengerekben a dugattyúk az egymással szemközti helyzetből egyszerre, de ellentétes irányban mozdulnak el. Ezen megoldás célja, hogy kiegyenlítse az egymással szemben levő hengerekben a tüzelés és az üzemanyag robbanása során fellépő erőket. Ebben a vonatkozásban a 2A. ábrával kapcsolatban meg kell jegyeznünk, hogy az üzemanyag gyújtása és az égés egy külön, az N szelepszerelvények és az F gyújtógyertyák között található 22 égési kamrában történik, amelyen az N szelep szerelvények és az F gyújtógyertyák a ismert módon vannak elhelyezve.

A 3. és 3A. ábra nagyon hasonlítanak a 2. és 2A. ábrához, azonban a 3. ábrán az F gyújtógyertyákat jól látható módon jelöltük. A 3A. keresztmetszeti rajzon jól látható a V szelepszár, a Z kipufogószelep-emelő és az F gyújtógyertya.

A 3. és 3A. ábrákat tekintve nyilvánvalóvá válik, hogy az 14 henger külsején elhelyezkedő J hengerhüvelyt és az 14 hengeren belül levő K dugattyút a henger falán levő szemközti 25 réseken áthaladó L dugattyúcsap kapcsolja össze. A J hengerhüvelyt úgy alakítjuk ki, hogy annak két oldalán hengerszerű, egytengelyű 26 forgócsapok vannak, amelyekre forgatható M követőgörgős-csapágyakat szerelünk. Nyilvánvaló módon, mind a hat I hengerhez a fenti kialakítás szerinti K dugattyúk, a J hengerhüvelyek, L dugattyúcsapok és M követőgörgős-csapágyak tartoznak.

A 4. és 4A. ábrán látszik a legjobban az, ahogyan az M követőgörgős-csapágy hatékonyan vezérli és hasznosítja a K dugattyúk mozgását a megfelelő hengerekben. Ezt a tevékenységet a külső burkolat B és U részeinek belső falában, egymással szemben, összeillőén kialakított 30 és 31 kettős horonypályák segítségével valósítjuk meg (lásd a 4A. ábrát). Működés közben az M görgőscsapágyak - kivéve a motor indításakor, amikor éppen csak hozzáérnek a 31 horonypálya felülethez - állandó érintkezésben maradnak a külső, rögzített horonypálya 30 felületével; a két horonypálya elég széles ahhoz, hogy maradjon egy kis rés a követőgörgős-csapágyak és a szemközti horonypálya 31 belső felülete között.

Amint az a 4. ábrán látszik, a 30 és 31 horonypályák mindkét fél rotor fordulat vagy 180° - amíg egy teljes égési ciklus lezajlik - alatt aszimmetrikusak. Az égési ciklus megismétlődik a következő 180°-os rotor fordulat során. A kettős horonypályás megoldásnak köszönhetően a rotor egy fordulata alatt minden hengerben két égési ciklus zajlik le, ezért ha az ismertetett kiviteli példa hathengeres motorja például 1200 fordulatot tesz percenként, akkor percenként 14 400 teljes égési ciklust hajt végre. Ezt az eredményt úgy kapjuk, hogy a hat hengert megszorozzuk a kettő égés/fordulatszámmal, ez lesz a 12 teljes égés/fordulatszám.

Ezt megszorozva 1200-zal kapjuk a percenkénti 14 400 teljes égésszámot. Ez megegyezik egy ugyanekkora sebességgel forgó, 24 hengeres, hagyományos négyütemű motor égési teljesítményével vagy egy ugyanekkora sebességgel forgó, 12 hengeres, hagyományos kétütemű motor tüzelési teljesítményével. Ez az eredmény egy hagyományos hathengeres, négyütemű motorral például olyannal, amelyik napjainkban egy szabványos gépkocsiban található - 4800-as percenkénti fordulatszámmal érhető el.

A 4. ábrán jól látható a T kipufogószelep bütykös tárcsa, amelyet a rögzített U hátlapra szerelünk fel (lásd a 4A. ábrát). A T bütykös tárcsa nyitja meg az áteresztő szelepeket és tartja őket nyitva, amíg a Z kipufogószelep-emelők a H rotor forgásának hatására áthaladnak bütyköstárcsán. Normális esetben a 4. ábrán a T kipufogószelep bütykös tárcsa nem látszódna. Azonban a megértést könnyítendő a 4. ábrára folytonos vonallal berajzoltuk a T kipufogószelep bütykös tárcsát.

Az 5. és 5A. ábrákkal kapcsolatban meg kell jegyezni, hogy az 5. ábrán annak ellenére szerepelnek az A szigetelt elektródák, hogy azokat igazából az ábrán nem szereplő B előlapra szereljük, amint az 5A. ábrán látható. Azt is el kell mondani, hogy az A elektródák - a horonypályákhoz és a T kipufogószelep bütyköstárcsához hasonlóan - normális esetben nem szerepelnének az ábrán, hiszen a B előlapot eltávolítottuk. Azonban a motor/generátor működésének megértést könnyítendő az 5. ábrára folytonos vonallal berajzoltuk az A szigeteit elektródákat.

Az 5. ábrán látható továbbá az a hat, a hengerek külső vége között elhelyezett ív alakú 24 permanens mágnes, amelyekről más korábban írtunk. Az 5A. ábrán látható a B előlap és U hátlap között elhelyezkedő és azok által rögzített C tekercs, amelynek kimeneti 33 tekercselőhuzaljai az 5. ábrán láthatóak.

Az 5A. ábrán láthatóak továbbá a Q főtengely belső végén található 34 olajvezetékek és a 35 olajadagoló cső.

Az 5. ábrán - a 2., 3. és 4. ábrához hasonlóan - a motor részei a rotor 0°-os elfordulásakor felvett helyzetükben láthatóak. Az 5A. keresztmetszeti rajzon a hengerekben levő levegő-üzemanyag keveréket már meggyújtottuk, és az 11 és I4 hengerekben levő, folytonos vonallal megrajzolt K dugattyúk a következő 10°-os forgás során egy helyben maradnak - vagy egy helyben tartja őket a 30 horonypálya-felület - és a motor középvonalához képest sugárirányban észrevehetően sem kifelé, sem befelé nem mozdulnak el. Ennek az egyedi, rögzített nyitási idő feltételnek köszönhetően a meggyújtott levegő-üzemanyag keverék sokkal teljesebben

HU 226 628 Β1 elég, így a hengernyomás a lehető legnagyobb értékű lesz mielőtt a dugattyúk elmozdulnának. Ez a megoldás sokkal hatékonyabb és nagyobb kimeneti teljesítményt (lóerőt) biztosít, mintha ugyanennyi üzemanyagot egy hagyományos motorban égetnénk el.

Az alapvető motormechanizmusok jellemzőinek ismertetése után tekintsük a 6. ábrát, amelyen nyomon követhetjük a motor rotorjának egy fordulata alatt bekövetkező eseményeket. A 6. ábrán látható az újszerű dugattyúmozgás, továbbá az a számos esemény és tevékenység, amely a mozgás során történik.

A 6. ábra bal sarkából, a O°-tól indulva látszik az égési nyitási idő, amelyet a rotorforgás 0° és 10° között kiterjedő 1 vonal jelöl. Amint azt korábban említettük, ezalatt az idő alatt minden dugattyú gyakorlatilag áll a hengerében. Ilyen feltételek mellett a meggyújtott levegő-üzemanyag keverék sokkal teljesebben elég, így a hengemyomás a lehető legnagyobb értékű lesz mielőtt a dugattyúk elmozdulnának.

A dugattyú a 10° és 48° között sugárirányban kifelé esik, amint azt a 2 vonal is mutatja. A dugattyú esése nagyon gyors és meredek, és alacsony percenkénti fordulatszám mellett nagyon nagy forgatónyomatékot hoz létre - erre a feltételre azonban nincs mindig szükség. Jelen találmány tárgyát képező motor/generátorban azonban ez egy elég kívánatos feltétel, hiszen nem kell külső áttétekre figyelnünk. Az elektromos energia előállítása során a motor által generált hatalmas forgatónyomatékot a burkolat elnyeli. Ezért a burkolat lehet könnyű és nem kell félnünk attól, hogy a külső forgató erők hatására kapott nagy, és nem egyenlő mértékben elosztott terhelés meghibásodást fog okozni.

A dugattyúesés (amelyet a 2 vonal jelöl) vége előtt 3°-kal elkezdődik a kipufogási ciklus - amelyet az 5 vonal jelöl -, a dugattyúesés végén elkezdődik a kipufogási nyitási idő - amelyet a 3 vonal jelöl. A „kipufogási nyitási idő kifejezés nem feltétlenül pontos, amikor arra az időre hivatkozunk, amikor az ütem alján a dugattyú viszonylag mozdulatlanul áll. Amint az jól látszik, sokkal többről van szó, mint a henger kipufogásáról. A kipufogási nyitási idő 48°-nál, míg a kipufogás 45°nál, a hengerszívás és belső hűtési sorozat 70°-nál kezdődik. Utóbbi műveleteket az 5 és 6 vonalak jelölik. A kipufogási ciklus 110°-nál ér véget, amikor a kipufogószelep teljesen be van zárva. Ezért a sűrítés (7 vonal) 110°-nál kezdődik, amikor a henger szívó- és hűtőnyílásai még nyitva vannak. Az elősűrítés és töltés ciklus 113°-nál kezdődik (lásd 8 vonal). Ezalatt a hengerszívás és -hűtés (6 vonal) során továbbra is friss levegőt pumpálunk a hengerbe egészen 120°-ig, amikor a szívónyílás bezárul és így gyorsan feltölthető a henger. A nyitási idő (3 vonal) 135°-nál véget ér.

A dugattyúemelkedés 135°-nál (4 vonal) sugárirányban befelé, a motor/generátor középpontja felé mozgatja a dugattyút, és az elősűrítés és töltés (8 vonal) egészen 150°-ig tart, amikor a nyomás alatt tartott szívónyílás bezárul. A végső sűrítés a fordulat 150°-nál kezdődik és 180°-ig tart, habár a sűrített levegő-üzemanyag keveréket 175°-nál gyújtjuk meg. A gyújtás 5°-kal a következő, 180°-nál induló nyitási idő periódus előtt kezdődik; a következő égési nyitási idővel kezdődően a fent ismertetett teljes égési sorozat megismétlődik.

A 6. ábrán gráf formában leírt funkciók a 7. ábrán szereplő horonypálya-elrendezéshez kapcsolódva ismét megjelennek.

A 7. ábrán látható rajz felső része a 6. ábrán szereplő adatokra hivatkozik, míg a rajz alsó része a horonypályák és dugattyúk a motor/generátor Q főtengelyének közepéhez mért relatív helyzetével foglalkozik. A T kipufogószelep bütykös tárcsa az elrendezés közepén látható. Reményeink szerint a 6. ábrával együtt tekintve a 7. ábra önmagáért beszél. A 7. ábra alsó felével kapcsolatban megjegyezzük, hogy azon bejelöltük az M követőgörgőknek a motor/generátor Q főtengelyéhez viszonyított relatív helyzetét. Ezt mutatja az ábrán bejelölt hat (6) követőgörgő-pozíció A-A dimenziója. B-B mutatja a külső horonypálya-felület és a tengely közepe közötti távolságot; C-C a dugattyú felülete és a henger alja közötti távolság és D-D a dugattyú ütem hossza a következő számozott pozícióig.

A fennmaradó 8-13. ábrákon bemutatjuk a motor/generátorban egy teljes égési sorozat alatt bekövetkező főbb eseményeket. A könnyebb megértés végett a normális esetben rögzített részeket forgásban, a forgórészeket rögzített helyzetben mutatjuk.

A 8. ábrán - amelyen bekövetkezik a gyújtás - a H rotor 355°-os helyzetben áll (vagyis 5°-kal a rotorforgás 0°-nál bekövetkező égési nyitási idő előtt). Amint azt korábban megjegyeztük, az üzemanyagot korán begyújtjuk, hogy olyan nyomás alakuljon ki amely nem engedi, hogy a dugattyúütem tetején az M követőgörgők ledobódjanak a 30 horonypálya külső felületéről. A B előlapban levő A szigetelt elektródák egy sorban helyezkednek el a H rotorban levő E gyújtógyertya szigetelőkkel. Ahogyan az a 8A. ábrán látható, egy 37 szikra ugrik át az A elektródák és az E szigetelők közötti résen és ezzel egy időben a 22 égési kamrában; tudva azt, hogy az 11 és I4, egymással szemben levő hengerek kiegyenlítik a hengerekben a friss üzemanyag-levegő keverék begyújtása során fellépő, a Q főtengelyre ható, szembenálló erőket - amint azt korábban leírtuk.

A 9. és 9A. ábrán az égési nyitási idő vége látszik, amikor a rotor a forgás 10°-ánál van (lásd a 6. ábrát). Az üzemanyagot már az égési nyitási idő vége előtt 15°-kal meggyújtottuk és a dugattyú gyakorlatilag áll a hengerbeli, nyitási idő alatti helyzetéhez képest. Ezalatt az elégetett levegő-üzemanyag keveréknek elég ideje van arra, hogy a 22 nyomókamrában elérje az optimális nyomásértéket. Az M követőgörgők készen állnak, hogy megkezdjék a leereszkedést a horonypálya külső 30 felületén. Mivel 180°-nál a szemközti henger tevékenységek ugyanazokat a funkciókat egyszerre hajtják végre, a motorban gyakorlatilag kiküszöböljük rezgést.

A 10. és 10A. ábra szemléltetik az alkatrészek elhelyezkedését és állapotát az égési ütem végén, amikor a rotorelfordulás 48°. Az 11 és I4 hengerekben a K dugattyúk a lehető legtávolabb vannak a motor/generátor Q főtengelyétől. Három fokkal (3°) korábban a Z kipufo6

HU 226 628 Β1 gószelep-emelők érintkezésbe lépnek a rögzített T kipufogószelep bütykös tárcsa 41 megemelt részeivel és a V szelepszárak elmozdulnak a W szeleptestekben levő fészkükből. Ezek a szelepek a rotor forgásának következő 11 °-a alatt nem lesznek teljesen nyitva, de az elhasznált gázok máris távoznak a hengerekből a részben nyitott szelepeken keresztül a 42 kipufogócsővezeték gyűrű felé, amelyet a Q főtengely külső kerületére illesztünk. A kipufogási gázok a 42 kipufogócsővezeték gyűrűn keresztül áramlanak addig, amíg el nem érik a nyílásokat, amelyek a kipufogócső-vezeték gyűrűt összekötik az R kipufogócsővel. Ezek a 43 és kipufogónyílások legjobban a 12A. ábrán láthatóak.

A 10A. ábrán látható, ahogyan a kipufogási gázok elhagyják a motor/generátort az R kipufogócsövön keresztül.

A 10B. ábrán a 10. ábrán látható 10A vonal mentén készített 10A. ábra központi részének nagyított rajza látható. Jegyezzük meg, hogy minden, a normális esetben rögzített alkatrész forgásban, a forgó alkatrészek pedig rögzített helyzetben ábrázolunk. A Q főtengelyen két (2) főtengely 46 hűtőnyílás látható. Az R kipufogócső csak ott kapcsolódik a Q főtengelyhez, ahol a füzérszerű csatolás van (lásd 50). Az R kipufogócső többi részéhez - a Q főtengelyben és az U hátlapban sugárirányú játék tartozik, amely lehetővé teszi az 51 hűtőlevegő szabad áramlását. A motor/generátoron kívülről érkező 51 hűtőlevegő keresztülhalad az U hátlapon és a Q főtengely alsó részén - az R kipufogócső külső átmérője fölötti magasságban - keresztüláramlik a 46 hűtőnyílásokon, egészen a motor elejéig. Mivel a kipufogás miatt a motor hátsó része melegebb, a friss levegő-üzemanyag keverék beszívása miatt a motor első része hidegebb, a hőmérséklet-különbség kiegyenlítő hatással van a Q főtengelyre.

A 10. ábrával kapcsolatban megjegyezzük továbbá, hogy az I3 és I6 hengereknél az A szigetelt elektródák és a két J hengerhüvely helyzete - amelyeket folytonos, illetve szaggatott vonallal jelölünk - csak 7°-ra van az égési sorozatuk kezdetétől, amikor az A szigetelt elektródák egy vonalba kerülnek a hozzájuk tartozó E gyújtógyertya-szigetelőkkel.

A 11. és 11 A. ábrán a jelen találmány tárgyát képező motor/generátor a rotor fordulat 90°-ánál tart, amikor a kipufogási ciklus már 45° elfordulás óta aktív és még további 20°-on keresztül az is marad, amíg a most teljesen nyitott V szelepszár - lásd a 11 A. ábrát - bezárul.

Fontos, hogy a henger szívásciklusa 20°-kal korábban kezdődik és még 30° forgáson keresztül tartani fog. Mindkét művelet akkor hajtódik végre, amikor a K dugattyúk a hengerekhez képest rögzített helyzetben vannak, mint 42°-kal korábban, az égési ütem végén. Valójában ettől a ponttól számítva a forgás következő 45°-án keresztül a dugattyúk helyzete gyakorlatilag nem változik. A Z kipufogószelep-emelőket (lásd 11 A. ábra) teljesen felemeljük a rögzített T kipufogószelep bütykös tárcsa 41 kiterjesztett, megemelt részeinél. Ennek eredményeként a V szelepszárak ekkor már 31° forgás óta teljesen nyitva vannak és nyitva is maradnak további 6°-on keresztül. Jegyezzük meg, hogy most láthatók a Q főtengely henger 53 szívó- és hűtőnyílásai.

Az ábrán folytonos és szaggatott vonalakkal jelölt I3 és I6 hengerek 30°-nyi forgással éppen túljutottak az égési ütemük felén. Mindkét henger hatalmas mennyiségű forgó erővel hat a H rotorra. Ugyanebben az időben - az ábrán kizárólag folytonos vonallal jelölt - I2 és I5 hengerek épp most kezdik az utolsó égési ciklusukat és csak 25°-ra vannak a következő gyújtásuktól és 30°-ra a következő égési nyitási idejüktől.

A 11 A. keresztmetszeti rajz központi részének nagyítását bemutató 11B. ábrán a két 53 szívó- és hűtőnyílás jól látható. A hengerbe vezető nyílások aktuális, 54 háromszög alakja jól kivehető a 11. ábrán. A 11B. ábrán jól látható, hogy az 55 hűtőnyílás milyen szögben kapcsolódik a 22 égési kamrához.

Habár a V kipufogószelepszár teljesen nyitva van amint az 56-nál látszik - a szívó- és hűtőlevegőt átvezetjük a ferde, részleges 55 nyíláson - ezáltal a levegő áthalad a teljesen nyitott 56 szelepszáron - keresztül az égési kamrán, el a gyújtógyertya mellett be a hengerbe, a dugattyú tetején keresztül majd vissza, kifelé a hengerből a nyitott kipufógószelep-szerelvényen keresztül. Ahogyan ez a szívó és hűtő levegő eláramlik a nyitott kipufogószelep-szerelvény mellett, lehűti a H rotor 58 kipufogónyílásait, a P főcsapágy 59 kipufogónyílásait, a Q főtengelyben levő 42 kipufogócső-vezeték gyűrűt és kipufogónyílásokat (lásd 44 a 12A. ábrán), az R kipufogócsövet, valamint a motor/generátor kipufogást is.

Az ismertetett tevékenység a motor/generátor második és harmadik hűtési rendszerét mutatja be; az első hűtési rendszer a 10B. ábrán látható, ahol a hideg levegőt a motor/generátor hátsó része mögül beszívjuk, majd a Q főtengelyen át a 46 nyílásokon keresztül kiengedjük. A 10B. ábrán a 46 nyílásoknál kiengedett előmelegített levegőt teljes mértékben vagy részben felhasználjuk a 11B. ábrán látható 53 henger szívó- és hűtőnyílásoknál. Ennek előnye, hogy a jobb égési eredmények elérése érdekében sokkal jobban tudjuk szabályozni a motor belső hőmérsékletét. Ha a motor hideg, ez a rendszer hatékonyan javítja az égést azzal, hogy hideg levegőt szív be az R kipufogócső szélénél ezt jelöli 57 sugárirányú játék - és az, miközben áthalad az R kipufogócső fölött, felmelegszik; majd ezt a felmelegített levegőt használjuk arra, hogy felmelegítsük a motor 22 égési kamráját. Fordított esetben, ha a motort nagyon megterheljük vagy a külső hőmérséklet szélsőséges, friss levegőt vagy friss levegő és előmelegített levegő keverékét használjuk, hogy elérjük a motor legjobb belső működési hőmérsékletét.

A motor lehűtésének harmadik módja a kenőolajhasználat, amikor a kenőolajat a hengerekre és a rotor szerelvények égési kamrához közeli részére fecskendezzük a motor/generátor működése közben.

A 12. és 12A. ábrán a motor/generátort a fordulat 120°-nál ábrázoljuk. A kipufogószelepek 110° óta teljesen be vannak zárva, a szívó- és hűtőnyílások most zárultak be teljesen és az elősűrítés és henger töltés

HU 226 628 Β1 nyílások 7°-kal korábban, 113°-nál kezdtek el kinyílni. Az 11 és I4 hengerekben levő dugattyúk gyakorlatilag állnak és még 15°-on keresztül így maradnak, amíg a kitisztított és szívott hengereket megtöltjük friss levegővel és üzemanyaggal. Látható, hogy a Q főtengelyen levő 60 szívónyílás két különálló, szögletes 61 elágazási nyílásra bomlik, ezek az elősűrítés és henger töltés nyílások. Amint ezek a nyílások egy vonalba kerülnek a rotor 62 égési kamra nyílásaival, a hengereket megtöltjük és elősűrítjük a friss/új levegő-üzemanyag keverékkel. Láthatóak továbbá a 43 és 44 kipufogónyílások, amint összekötik a 42 kipufogócső-vezeték gyűrűt az R kipufogócsővel. A 43 kipufogónyílást úgy rajzoltuk, hogy kihangsúlyozzuk annak kör alakú keresztmetszetét. A 12A. ábrán látható 44 nyílás sokkal jobban tükrözi a valóságot, azonban meg kell jegyeznünk, hogy a 43 és 44 nyílások átmérője megegyezik és egymás tükörképeként ugyanabban a szögben futnak a Q főtengely felé.

A kipufogócső-vezeték gyűrűben és a kipufogónyílásokban látszódnak a kipufogási gázok (lásd 12A. ábra), holott a 12A. ábrán látható kipufogószelepek és hengerek zárva vannak. Ez azért van, mert az I3 és I6 hengerek a kipufogási ciklusukban vannak, míg az I2 és I5 hengereknél most kezdődik az égési nyitási idő, mert 5°-kal korábban megtörtént a gyújtás, amint az a szigetelt A elektródák helyzetéből (lásd

12. ábra) is látszik.

Az utolsó, 13. és 13A. ábrán a motor/generátort a fordulat 150°-nál ábrázoljuk. A rotor a végső sűrítési ciklusában van, amikor - természetesen - az égési kamra felé minden szelep zárva van. Az ábrán szereplő, az 11 és I4 hengerekben levő K dugattyúk 15°-kal korábban elkezdtek sugárirányban befelé mozogni és az utolsó 30°-ban folytatják ezt a mozgást a motor/rotor közepe és az égési ciklus felé. A mozgást a 30 külső horonypálya felülethez kapcsolódó M követőgörgő szerelvények okozzák. További 25° forgás után a gyújtógyertyák ismét meggyújtják a hengerekben levő levegő-üzemanyag keveréket és a motor visszatér oda, ahonnan a 8. ábrán elindult, csak fordított helyzetben. A 12. ábrán látott I2 és I5 hengerek - amelyek a

12. ábrán kezdték az égési nyitási idejüket - most, a

13. ábrán az égési ciklusban félig leértek a 30 horonypálya felület lejtőjén. Ebben a pillanatban mind az I2, mind az I5 henger nagy mennyiségű forgó erőt hoz létre és ad át a H rotornak.

Megjegyezzük, hogy az előbbi, a 1-13A. ábrákat használó leírás a motor/generátor egy fél fordulatának eseményeit mutatta be. A 8-13. ábrákon a fordulat első 180°-a látható. A180°-os forgás alatt a hat henger mindegyike egyszer tüzel. Egy átlagos motor belső működését ismerő ember számára nyilvánvaló kell, hogy legyen, hogy az itt ismertetett találmány nagy előrelépést jelent egy olyan hatékony, gazdaságos, független és megbízható energiaforrás megtalálásában, amelyet elméletileg bármilyen hordozható vagy rögzített alkalmazásban használhatunk.

Claims (7)

1. Egységes motorgenerátor, amelynek több, sugárirányú kiterjedésű, egymástól egyenlő térközzel elválasztott hengert (I) hordozó, egy központi tengely körül forgatással hajtható központi rotorral (H) ellátott belső égésű motorja;

az egyes hengereken (I) mozgatható dugattyúja (K); a motort a központi hossztengellyel egytengelyűén körülvevő, álló, egységes burkolata (B, U);

egy pár, a burkolatok (B, U) belső falában, egymással szemben kialakított, tengelyirányban térközzel elválasztott, végtelenített horonypályája (30, 31); és dugattyúnként (K) egy pár követőgörgője (M) van; ahol a követőgörgők (M) működés közben benyúlnak a szomszédos horonypályába (30, 31); valamint az egyes hengerek (I) külső részén csapággyal megvezetett eszközei vannak, amelyek összekapcsolják a hengerekhez tartozó követőgörgőket (M) a megfelelő dugattyúval (K) úgy, hogy az egyes égés által mozgatott dugattyúk (K) hajtják a követőgörgőket (M) a horonypályák (30, 31) mentén; azzal jellemezve, hogy egy, a burkolat (B, U) belső kerületén rögzített álló, gerjesztőtekercselése (C) is van, amely koncentrikusan veszi körül a rotort (H) és a hengereket (I); továbbá legalább egy, a rotorral (H) együtt mozgó mágneses teste (24) van, amely a gerjesztőtekercsen (C) belüli elmozdulás közben elektromos energiát hoz létre.

2. Az 1. igénypont szerinti motorgenerátor, azzal jellemezve, hogy a motor egy kétütemű, többhengeres, forgó dugattyús motor, amelynél a hengerekben (I) fordulatonként többszöri égés is lehetséges, és ahol egy égési ciklus során egy dugattyú (K) csak kétszer vált irányt.

3. Az 1. igénypont szerinti motorgenerátor, azzal jellemezve, hogy a kétütemű motor minden hengerében (I) egy áteresztő típusú szelep (N) található, amely vezérli a kipufogási, szívás és hűtési ciklusokat.

4. Az 1. igénypont szerinti motorgenerátor, azzal jellemezve, hogy a horonypályák (30, 31) a hengerek (I) két oldalán, egymással szemben, a dugattyúk (K) működési mozgását vezérlő módon vannak kialakítva.

5. A 4. igénypont szerinti motorgenerátor, azzal jellemezve, hogy a horonypályák (30, 31) egy 360°-ban körbe forgó rotorpályát meghatározó végtelen horonypályát képeznek; továbbá a pályának a tengelyhez képest több szimmetrikus szakasza, és a szakaszoknak a pályán a tengelyhez képest több aszimmetrikus része van.

6. Az 1. igénypont szerinti motorgenerátor, azzal jellemezve, hogy a horonypályák (30, 31) úgy vannak kialakítva, hogy a változtatható dugattyú égési ütemekkel optimalizálják a kiválasztott üzemanyagok égését.

7. A 2. igénypont szerinti motorgenerátor, azzal jellemezve, hogy a horonypályák (30, 31) úgy vannak kialakítva, hogy a dugattyúk (K) ütemének felső és alsó részén a nyitási idő periódust meghosszabbítják, így a dugattyúk (K) mindkét nyitási idő periódus alatt a hozzájuk tartozó hengerhez (I) képest gyakorlatilag állnak.